高エネルギー物理学における数値的解析法の確立

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17340085
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 金子 敏明 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 教授 (40177522)
• 研究分担者: 湯浅 富久子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 准教授 (00203943) ; 石川 正 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (90184481) ; 藤本 順平 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (90202291) ; 栗原 良将 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (50195559) ; 清永 韶光 総合研究大学院大学, 葉山高等研究センター, 上級研究員 (20011744)
• キーワード: 数値解析 / 散乱振幅 / 自動計算 / イベント・ジェネレータ / ループ積分 / 輻射補正

研究概要

高エネルギー実験の複雑な実験データから、モデルの正否を決定しモデルに含まれるパラメータを精密に測定するためには、信号・バックグランド双方に対して、提案された理論に基づいて大規模かつ高度な数値計算を行い、実験と理論とを有機的・整合的に結びつけることが必要となる。このような方法を「数値解析法」と呼ぶ。本研究では、場の量子論の摂動論に基づく理論計算を迅速にまた数値的に安定して遂行するための方法を確立した。それを用いて実験により得られた測定値と物理モデルに基づく理論的予言とを結びつけるための本質的な役割を担う、イベント・ジェネレータを開発した。特に、量子色力学に基づいた高次補正を含むイベント・ジェネレータの開発を行った。物理過程としては、陽子・陽子散乱によるWボソン+ジェット生成、2光子生成等を扱った。また、散乱振幅を生成し、数値を与えるためのプログラム・システムの開発や、輻射補正に現れる積分(ループ積分)を遂行するためのプログラムの開発をおこなった。
さらに、摂動論による高次補正を計算する際に現れるループ積分に対して、数値的解析法を適用する方法を開発した。これは、ファインマン・パラメータ積分を直接数値積分することにより、複雑な複素多重積分を組織的に計算する方法である。数値計算の精度の確保と数値積分法の改良により、モンテ・カルロ積分では5桁に止まっていた数値精度を十数桁まであげる、という成果を得た。これにより、電弱相互作用の2-loop補正を組織的に行うための基本的な知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Initial-state parton shower kinematics for NLO event generators (2007)
  • 著者名/発表者名: 尾高 茂、栗原 良将
  • 雑誌名: European Physics Journal C 51 ページ: 867-873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-body and three-body decay of chrginos in one-loop order in the MSSM (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤本 順平、石川 正, 他
  • 雑誌名: Physical Review D 75 ページ: 113002
  • 査読あり
• [雑誌論文] 素立子反応計算の動化-GRACEシステムの現状- (2007)
  • 著者名/発表者名: 栗原 良将、安井 良彰、近 匡、加藤 潔
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 62 ページ: 320-328
  • 査読あり
• [学会発表] Bailyアルゴリズムによる多倍長演算の性能評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石川 正
  • 学会等名: 情報処理学会研究会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20080300
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 二重指数関数型積分法の素粒子物理学への応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 湯浅富久子
  • 学会等名: 情報処理学会研究会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20080300
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 超対称性粒子のスペクトラム計算プログラムSuSpectと散乱断面積 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森聡史
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 20080300
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] GRACE/SUSYを用いたニュートラリーノ生成と崩壊過程の1ループ補正 (2007)
  • 著者名/発表者名: 富田将人
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20070900
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より