ファインマン振幅の自動計算と高エネルギー実験へのその応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04044158
• Research Institution: National Laboratory for High Energy Physics
• Principal Investigator: 菅原 寛孝 高エネルギー物理学研究所, 所長 (70015767)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): PERRETーGALLI ガリツクス LAPP, Charge de ; COIGNET Guy LAPP, Charge de ; 田中 秀和 立教大学, 一般教育部, 講師 (60202173) ; 飛松 敬二郎 工学院大学, 工学部, 講師 (40237102) ; 金子 敏明 明治学院大学, 一般教育部, 助教授 (40177522) ; 宗久 知男 山梨大学, 工学部, 助教授 (30174254) ; 加藤 潔 工学院大学, 工学部, 助教授 (50152707) ; 黒田 正明 明治学院大学, 一般教育部, 教授 (00170134) ; 佐々木 建昭 筑波大学, 数学系, 教授 (80087436) ; 中澤 宣也 工学院大学, 工学部, 教授 (50100342) ; 小柳 義夫 東京大学, 理学部, 教授 (60011673) ; 藤本 順平 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助手 (90202291) ; 栗原 良将 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助手 (50195559) ; 石川 正 高エネルギー物理学研究所, データ処理センター, 助手 (90184481) ; 川端 節彌 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助教授 (40152996) ; 清水 韶光 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 教授 (20011744)
• Keywords: 素粒子の標準模型 / ファインマン振幅の自動計算 / 電弱理論での輻射補正 / ヒッグス粒子 / 高エネルギー電子陽電子衝突実験 / 物理でのエキスパートシステム

Research Abstract

この研究計画はファインマン振幅の自動計算システムを開発し,それを応用することによって現在および将来行われる高エネルギー実験での主要な過程の断面積などを計算し,標準模型の検証とそれを越えるより基本的な素粒子理論の深求を目指すものである。エネルギーがあがるにつれて複雑な多体のチャネルが生じ,実験の精度が上がるに従い高次補正を取り入れた理論計算が不可欠となる。今までの手計算に基づく手法では,このような次世代加速器の実験データを解釈することが不可能となる。
今年度はシステムの開発計画に基づきGRACEシステムの基本的な整備を行った。GRACEシステムはループ振幅を含まない過程については充分に機能を発揮し,標準模型の計算ツールとして稼働している。今年度詳細なマニュアルが作成され(KEK Report 92-19 'GRACE manual')利用者に供されることになった。このシステムはフランス側の共同研究者の協力を得て,ワークステーションなどで稼働するようになり,作業環境が更に改善された。国際的にも本システムは,評価されており,国際会議(Workshop on SoftwareEngineering,AI and Expert System inHigh Energy and NuclearPhysics)などで,ロシア,ドイツ,オランダなどの研究グループと成果を比較し交流を行っている。特にモスクワ大学のcompHEPシステムを開発したグループとの研究交流は重要である。また,このGRACEシステムを利用して次世代加速器での終状態の粒子が3体,4体などの過程が組織的に計算され結果は,いくつかの論文にまとめられている。
高次の振幅については振幅の特異点を数値的に処理して計算する手法を確立した。これを自動計算の枠組みに組み込むことが次年度以降の重要な課題となる。

Research Products

• [Publications] H.Tanaka: "K factor for Higgs boson production via gluon fusion process at hadron colliders" Modern Physics Letters A. 7. 583-592 (1992)
• [Publications] K.Kato: "Next-to-leading-logarithmic parton shower in deep-inelastic scattering" Zeitschrift fur Physik C. C54. 397-410 (1992)
• [Publications] M.Matumoto: "Solutions of the renormalization group equations for minimal supergravity SU(5)grand unified theory adn strong constraints on its parameters" Physical Review D. 54. 397-410 (1992)
• [Publications] J.Fujimoto: "Numerical approach to two-loop integrals" Proceedings of 7th Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory. (1992)
• [Publications] T.Kaneko: "GRACE and CHANEL;automatic calculation of cross section" New Computing Techniques is Physics Research II. 659-664 (1992)
• [Publications] K.Tobimatsu: "A new algorithm for numerical integration" Research Reports of Kogakuin University. 72. 297-306 (1992)
• [Publications] K.Fujii: "Vector boson pair productions with a hard photon emission" Progress of Theoretical Physics. 88. 103-110 (1192)
• [Publications] E.E.Boos: "Automatic calculation in high-energy physics by GRACE/CHANEL and compHEP" Journal of Modern Physics C.
• [Publications] Y.Iwasaki: "Finite temperature phase transition of SU(3) gauge theory on N_t=4 and 6 lattices" Physical Review D. 46. 4657-4667 (1992)
• [Publications] J.Fujimoto: "Numerical approach to one-loop integrals" Progress of Theoretical Physics. 87. 1233-1247 (1992)
• [Publications] T.Sasaki: "Analysis of approximate factorization algorithm,I" Japan J.Indus.Appl.Math.9. 1233-1247 (1992)
• [Publications] T.Sasaki: "A unified method for multivariate polynomial factorizations" Japan J.Indus.Appl.Math.9. 351-368 (1992)
• [Publications] J.Fleischer: "One-loop improved Born approximation for e^+e^-→W^+W^-" Nuclear Physics B. B378. 443-467 (1992)
• [Publications] S.Kawabata: "Monte Carlo integration package BASES and DICE" New Computing Techniques is Physics Research II. 745-750 (1992)
• [Publications] T.Sasaki: "An algoritm for calculationg traces of gamma matrices" New Computing Techniques is Physics Research II. 739-744 (1992)
• [Publications] J.Fujimoto: "Numerical approach to loop integrals" New Computing Techniques is Physics Research II. 625-630 (1992)