強い相互作用の第一原理計算による軽ハドロン形状因子の総合理解

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01892
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 山崎 剛 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00511437)
• 研究分担者: 佐々木 勝一 東北大学, 理学研究科, 准教授 (60332590)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 素粒子理論

研究実績の概要

強い力の特徴の一つにクォーク・グルーオン→核子→原子核という階層構造がある。この階層構造を統一的に扱うことが可能な、強い相互作用の第一原理計算である格子QCD計算から、軽いハドロンの性質を定量的かつ総合的に理解することを目指した研究を行った。研究代表者の所属するPACS Collaborationでは、一辺が10fmを超える大体積かつ現実的クォーク質量で、3種類の格子間隔でゲージ配位(PACS10配位)を生成し、それを用いた精密計算を目的としたPACS10計画を実行中である。本課題ではこのPACS10配位を活用した研究を実施した。

その一つが素粒子標準模型を超える物理の探索に関係するK中間子セミレプトニック崩壊形状因子の計算である。現在、キャビボ-小林-益川クォーク混合行列要素の一つであるVusには、標準模型からの予言値と実験値にズレが示唆されており、素粒子標準模型を超える物理の探索の観点から、このズレの検証が急がれている。K中間子セミレプトニック崩壊実験からVusを決定するために必要なK中間子崩壊形状因子の高精度計算を、2番目に細かい格子間隔のPACS10配位を用いて実行し、2020年に得られた研究結果を上回る精度でVusを決定した。この研究成果をとりまとめた論文は学術雑誌に掲載された。

また核子形状構造研究については、1番大きな格子間隔のPACS10配位を用いた計算により、標準模型を超える物理探索に関係した、核子スカラー荷およびテンソル荷の精密計算を行い、これまでの他グループの結果と比較し遜色のない結果が得られた。この成果をまとめた論文についても学術雑誌で発表を行った。それ以外にも、形状因子の微分係数で定義される荷電半径を形状因子を介さずに、直接計算する方法の開発研究も行い、中間結果を国際会議で報告した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

【受賞】第9回成果報告会におけるHPCI利用研究課題優秀成果賞, 山崎 剛(課題代表), 藏増 嘉伸, 石川 健一, 新谷 栄悟, 他5名

研究成果

• [雑誌論文] Kaon semileptonic form factors at the physical quark masses on large volumes in N_f=2+1 lattice QCD (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Takeshi、Ishikawa Ken-ichi、Ishizuka Naruhito、Kuramashi Yoshinobu、Namekawa Yusuke、Taniguchi Yusuke、Ukita Naoya、Yoshi? Tomoteru
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 2446 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1088/1742-6596/2446/1/012007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Calculation of kaon semileptonic form factor with the PACS10 configuration (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Takeshi、Ishikawa Ken-Ichi、Ishizuka Naruhito、Kuramashi Yoshinobu、Nakamura Yoshifumi、Namekawa Yusuke、Taniguchi Yusuke、Ukita Naoya、Yoshie Tomoteru、PACS Collaboration
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: LATTICE2021 ページ: 1-9
  • DOI: 10.22323/1.396.0563
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The lower moments of nucleon structure functions in lattice QCD with physical quark masses (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuji Ryutaro、Aoki Yasumichi、Ishikawa Ken-Ichi、Kuramashi Yoshinobu、Sasaki Shoichi、Yamazaki Takeshi、Shintani Eigo、PACS Collaboration
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: LATTICE2021 ページ: 1-9
  • DOI: 10.22323/1.396.0504
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nucleon scalar and tensor couplings from lattice QCD at the physical points (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuji Ryutaro、Aoki Yasumichi、Ishikawa Ken-Ichi、Kuramashi Yoshinobu、Sasaki Shoichi、Shintani Eigo、Yamazaki Takeshi
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 274 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1051/epjconf/202227406009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nucleon Isovector Tensor Charge from Lattice QCD with Physical Light Quarks (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuji Ryutaro、Aoki Yasumichi、Ishikawa Ken-Ichi、Kuramashi Yoshinobu、Sasaki Shoichi、Shintani Eigo、Yamazaki Takeshi
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 37 ページ: 1-5
  • DOI: 10.7566/JPSCP.37.020202
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] K_l3 form factors at the physical point: Toward the continuum limit (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Ken-ichi、Ishizuka Naruhito、Kuramashi Yoshinobu、Namekawa Yusuke、Taniguchi Yusuke、Ukita Naoya、Yamazaki Takeshi、Yoshie Tomoteru、PACS Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 106 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.106.094501
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nucleon isovector couplings in N_f=2+1 lattice QCD at the physical point (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuji Ryutaro、Tsukamoto Natsuki、Aoki Yasumichi、Ishikawa Ken-Ichi、Kuramashi Yoshinobu、Sasaki Shoichi、Shintani Eigo、Yamazaki Takeshi、PACS Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 106 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.106.094505
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 改良されたモデルに依存しないパイ中間子電荷半径の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤航平、渡辺展正、山崎剛
  • 学会等名: 計算物理春の学校2023
• [学会発表] 物理点格子QCDに基づく核子軸性形状因子の研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 辻竜太朗、青木保道、石川健一、藏増嘉伸、佐々木勝一、新谷栄悟、山崎剛
  • 学会等名: 日本物理学会第77回年次大会
• [学会発表] パイ中間子電荷半径のモデルに依存しない解析と系統誤差の評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤航平、渡辺展正、山崎剛
  • 学会等名: 日本物理学会第77回年次大会
• [学会発表] Precision computation of nucleon structure from lattice QCD with all-mode-averaging (2023)
  • 著者名/発表者名: R. Tsuji, Y. Aoki, K.-I. Ishikawa, Y. Kuramashi, S. Sasaki, E. Shintani, T. Yamazaki
  • 学会等名: The 5th R-CCS International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Precision computation of nucleon scalar and tensor couplings at the physical point (2023)
  • 著者名/発表者名: R. Tsuji, Y. Aoki, K.-I. Ishikawa, Y. Kuramashi, S. Sasaki, E. Shintani, T. Yamazaki
  • 学会等名: Challenges and opportunities in Lattice QCD simulations and related fields
  • 国際学会
• [学会発表] PACS10 project (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki
  • 学会等名: Challenges and opportunities in Lattice QCD simulations and related fields
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 改良されたモデルに依存しない方法による形状因子の計算 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤航平、渡辺展正、山崎剛
  • 学会等名: 原子核三者若手夏の学校2022
• [学会発表] 格子QCDを用いたK中間子セミレプトニック崩壊位相積分計算 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山崎剛、石川健一、石塚成人、藏増嘉伸、中村宜文、滑川裕介、谷口裕介、浮田尚哉、吉江友照 for PACS Collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 核子形状因子の物理点格子QCD計算 (2022)
  • 著者名/発表者名: 辻竜太朗、青木保道、石川健一、藏増嘉伸、佐々木勝一、新谷栄悟、山崎剛
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 改良されたモデルに依存しない方法によるパイ中間子電荷半径計算 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤航平、渡辺展正、山崎剛
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 2+1フレーバー格子QCD master fieldを用いた標準理論を超える物理の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山崎剛、藏増嘉伸、石塚成人、浮田尚哉、新谷栄悟、石川健一、滑川裕介、中村宜文、渡辺展正
  • 学会等名: 第9回HPCIシステム利用研究課題成果報告会
  • 招待講演
• [学会発表] Nucleon scalar and tensor couplings from lattice QCD at the physical point (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Tsuji, Y. Aoki, K.-I. Ishikawa, Y. Kuramashi, S. Sasaki, E. Shintani, T. Yamazaki
  • 学会等名: XVth Quark Confinement and the Hadron Spectrum
  • 国際学会
• [学会発表] Momentum transfer dependence of kaon semileptonic form factor on (10 fm)^4 at the physical point (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki, K.-I. Ishikawa, N. Ishizuka, Y. Kuramashi, Y. Namekawa, Y. Taniguchi, N. Ukita, T. Yoshie for PACS Collaboration
  • 学会等名: Lattice 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Towards the continuum limit of nucleon form factors at the physical point using lattice QCD (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Tsuji, Y. Aoki, K.-I. Ishikawa, Y. Kuramashi, S. Sasaki, E. Shintani, T. Yamazaki
  • 学会等名: Lattice 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Calculation of the pion charge radius from an improved model-independent method (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, H. Watanabe, T. Yamazaki
  • 学会等名: Lattice 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Challenges and progress in multi-nucleon calculations with Lattice QCD (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki
  • 学会等名: Next-Generation Computing for Low-Energy Nuclear Physics: from Machine Learning to Quantum Computing
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Kaon semileptonic form factors at the physical quark masses on large volumes in N_f=2+1 lattice QCD (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki, K.-I. Ishikawa, N. Ishizuka, Y. Kuramashi, Y. Namekawa, Y. Taniguchi, N. Ukita, T. Yoshie for PACS Collaboration
  • 学会等名: KAON2022
  • 国際学会
• [学会発表] Search for physics beyond the standard model from 2+1 Flavor Lattice QCD with the physical quark masses (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki, K.-I. Ishikawa, Y. Kuramashi, N. Ukita, H. Watanabe
  • 学会等名: The 30th Anniversary Symposium of the Center for Computational Sciences at the University of Tsukuba
  • 国際学会
• [学会発表] Calculation of the pion charge radius from an improved model-independent method (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, H. Watanabe, T. Yamazaki
  • 学会等名: The 30th Anniversary Symposium of the Center for Computational Sciences at the University of Tsukuba
  • 国際学会