| 研究課題/領域番号 |
17H02906
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
出渕 卓 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, グループリーダー (60324068)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ミューオンの異常磁気能率 / 格子量子色力学 / 場の量子論 / 素粒子標準模型 / ハドロン物理 / 大規模数値計算 |
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| 研究実績の概要 |
ミューオン粒子の異常磁気能率の新しい高精度の測定実験に間に合わせるように対応する理論計算を行った。素粒子標準模型に基づいた理論値の主要な誤差の源であるハドロン寄与のうち ハドロン的光光散乱 (Hadronic Light-by-Light)と呼ばれるミューオン粒子が放出・吸収する３つ光子と磁気能率実験に使われる磁場に対応する１つ光子がクォーク対を通じて相互作用する過程（２つ光同士が仮想的なハドロンを通じて散乱する部分を持つので光光散乱と呼ばれる）に注力した。
ハドロン物理としては、光子二つが衝突し中性中間子（π0, η、η')や複数の中間子その他のハドロン(ππ, KK...)などを放出し、それらがまた二つの光子に崩壊する過程である。
前年までの計算のモンテカルロ統計を増やし統計誤差を減らすのに加えて、複数の格子間隔と時空体積について計算を実行することで系統誤差の縮減を行った。
異常磁気能率へのもう一つのハドロン寄与である真空偏極寄与(Hadronic Vacuum Polarization)に関する完全な計算（特にクォークの電磁気効果、アップ・ダウン クォークの質量差の効果）にと合わせて標準模型の理論値の誤差を減らすことが実験結果を正しく解釈するために必須であり、格子量子色力学を用いた大規模数値計算によって全ての寄与を完全に取り入れ必要な精度に達することを目指して計算を薦めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
光光散乱過程はクォーク・反クォーク対がどのように光子と繋がるか、クォークのループが何個出来るか、により複数の寄与に分けられるが、一番大きな値となる寄与と、次に大きな値になる寄与を中心に前年までに開発した時空の一点からクォークの伝搬関数とその低エネルギーモードを使い、光子が放出したクォーク・反クォークの作るハドロンが伝搬する距離に対し寄与の大きさが指数関数的に減少することに注目して寄与の大きな短・中距離の伝搬を主に計算し、総計算量を下げる手法を複数の格子間隔・時空体積について行った。その結果主要寄与と次に主要な寄与の連続で無限に大きい時空での寄与の値を良い精度で計算することに成功した。また寄与が小さい高次のダイアグラムの計算も行い実際に寄与が小さいことを確認した。
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| 今後の研究の推進方策 |
主要となる寄与と、次に主要となる寄与は異なる符号であり足し合わせた結果互いに部分的な打ち消しがおきているために統計誤差が増大している、また格子間隔ゼロ・体積無限大の外挿の誤差が無視できないことも分かった。これらの困難への対策として、モンテカルロ統計を増加させるのに加えて格子の伝搬関数のみ無限体積の式を使う手法、統計誤差が増大する遠距離部分が中性π中間子の寄与であることを用いた方法を現在薦めている。
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