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2014 年度 実施状況報告書

格子QCDにおける有限体積効果を1%以下に抑えるためのパイ中間子有効理論の解析

研究課題

研究課題/領域番号 25800147
研究機関大阪大学

研究代表者

深谷 英則  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70435676)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード格子QCD / カイラル摂動論
研究実績の概要

Higgs 粒子がCERNの大型ハドロン衝突型加速器(LHC)で発見されたものの、そのふるまいは素粒子標準模型と無矛盾であり、それを超える新しい物理の発見には、より精密な理論計算が必要となっている。特に、強い相互作用を記述する量子色力学の理論計算の役割はますます重要になってきている。本研究は、この量子色力学の数値計算精度を高めるために有限体積効果による系統誤差を可能な限り小さく抑えることを目的とする。本年度はパイ中間子の電磁気形状因子の抽出に必要となる擬スカラー-ベクトル-擬スカラーの3点相関関数について、共同研究者である大阪大学の大学院生鈴木貴志氏とともに、パイ中間子有効理論の解析を進め、空間運動量の挿入および、相関関数の適切な比をとることで有限体積効果の主要部分を相殺できるという前年度の研究成果を論文に発表した。また、その解析結果を用いた格子QCD数値計算に関する論文も発表した。この研究は従来必要と考えられてきた体積より小さい 一辺4fm 程度の格子であっても、物理量を正確に抽出できる可能性を示すものであり、今後の数値計算の精度に期待が持てる結果である。なお、2015年6月にイタリアのピサで行われる国際会議 Chiral Dynamics 2015にて、本研究について発表(招待講演)予定である。
また、もう一つの有限体積効果の原因である、ゲージ場のトポロジーに関する研究でも重要な進展があった。それは、格子の全空間を用いず、部分空間に対象を絞り、かつ全空間のトポロジカルチャージの変遷に対応する全体へのバイアスを引き算することで、有限体積効果を相殺できるという発見である。この手法により、トポロジカルサスセプティビリティーという、従来のやり方では計算の難しい量の正確な抽出に成功した。さらに、この研究からエータプライム中間子の質量の理論計算の成功という副産物もうまれた。現在、両成果について論文の投稿を準備中である。

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

当初のより多様なハドロンの形状因子への応用は遅れ気味であるが、副産物として、トポロジカルサスセプティビリティー、およびエータプライム中間子の質量の正確な理論計算に成功した。

今後の研究の推進方策

当初の計画どおり、重いクォークを含む中間子の有限体積効果に着目し、その正確な理論計算に道筋をつける。当面のターゲットとしては、チャームクォークを含むD中間子の形状因子の計算を行う。

次年度使用額が生じた理由

当初の計画であった多様なハドロンの形状因子の理論計算の遅れに伴い、予算執行に若干の遅れが生じているため。

次年度使用額の使用計画

2015年6月にイタリアのピサで行われる国際会議Chiral Dynamicsへ招待講演を依頼されたが、旅費はこちらで支出する必要があるため、その旅費として支出予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Computation of the electromagnetic pion form factor from lattice QCD in the epsilon regime2014

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya, S. Aoki, S. Hashimoto, T. Kaneko, H. Matsufuru, J. Noaki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 ページ: 034506

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.034506

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Extracting the electro-magnetic pion form factor from QCD in a finite volume2014

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya, Takashi Suzuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 ページ: 114508

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.114508

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Extracting the η′ meson mass from gluonic correlators from a short Wilson flow2015

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] Extracting the eta-prime meson mass from the gluonic correlators in lattice QCD2015

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      Hadrons and Hadron Interactions in QCD (HHIQCD2015)
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都市)
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-18
  • [学会発表] Topology density correlator on dynamical domain-wall ensembles with nearly frozen topological charge2014

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya, S. Aoki, G. Cossu, S. Hashimoto, T. Kaneko, J. Noaki
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2014)
    • 発表場所
      Columbia University, NewYork(USA)
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-28

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公開日: 2016-06-01  

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