Direct lattice QCD simulation of bottom quarks for search for new physics

底夸克直接晶格 QCD 模拟寻找新物理

• 批准号: 21H01085
• 负责人: 金児 隆志
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01085/
• 关键词: 量子色力学; シミュレーション; フレーバー物理; 新しい物理; 数値シミュレーション; 格子QCD

現在の素粒子標準理論を超える「新物理」を探索し、それを内包する新しい基礎理論を構築することは素粒子物理学の最重要課題の一つである。B中間子の多彩なセミレプトニック崩壊は、新物理の有望なプローブと期待されている。しかし、その一方で、終状態を指定するエクスクルーシブ崩壊と指定しないインクルーシブ崩壊から決定した小林・益川行列要素|Vub|、|Vcb|が有意にずれており、理論の不定性が十分に理解されていないことを示唆している。そこで、本研究では、理論計算の最大の不定性の源であり、量子色力（QCD）の非摂動効果を記述するハドロン行列要素を格子QCDの数値シミュレーションによって高精度で計算することを目指している。当該年度は、小林・益川行列要素|Vcb|の決定を与えるB→D*lν崩壊に注目し、ハドロン行列要素を記述する形状因子を計算した。現在の計算機性能では、離散化誤差を十分小さく抑えつつ現実世界のボトムクォーク質量でシミュレーションを行うことは難しいが、カイラル対称性を保つ理想的な定式化を用いることによって系統誤差を削減し、高性能な富岳コンピュータを用いて高統計精度を達成することにより、形状因子を現在の実験精度に見合う数%以下の精度で決定した。実験データとの比較によって決定した|Vcb|は従来の値と一致しており、また、並行して進んでいるインクルーシブ崩壊のシミュレーションはエクスクルーシブ崩壊の結果とよく整合している。このため|Vcb|のずれは、ハドロン行列要素の不定性よりも、実験データとの比較による|Vcb|の決定方法の系統誤差が原因である可能性が高く、勉強会などの開催して現象論や実験研究者との情報交換を進めている。また、より多くのB中間子崩壊で新物理探索を行うため、B中間子混合の研究を国際協力により開始した。

粒子物理学最重要的任务之一就是探索超越现行基本粒子标准理论的“新物理学”，并构建包含它的新的基础理论。 B 介子的多功能半轻衰变有望成为新物理学的一个有前途的探测器。然而，另一方面，由指定最终状态的排除衰减和未指定最终状态的包含衰减确定的小林-益川矩阵元素|Vub|和|Vcb|有显着不同，并且理论尚未完全理解，这表明不存在。因此，在本研究中，我们的目标是通过晶格QCD的数值模拟来高精度计算强子矩阵元，这是理论计算中最大的不确定性来源，并描述量子色功率（QCD）的非微扰效应。有。今年，我们重点研究了决定小林-增川矩阵元素|Vcb|的B→D*lν衰变，并计算了描述强子矩阵元素的形状因子。以目前的计算机性能，很难在保持离散化误差足够小的情况下对现实世界的底夸克质量进行模拟，但通过使用保留手性对称性的理想公式，可以降低系统误差并提高系统误差。强大的富岳计算机，确定形状因子的精度为百分之几或更低，这与当前的实验精度相当。与实验数据比较确定的|Vcb|与常规值一致，并行进行的包容塌陷模拟与排他塌陷结果吻合较好。因此，|Vcb|的偏差更可能是由确定|Vcb|的方法与实验数据相比的系统误差引起的，而不是强子矩阵元素的不确定性造成的。我们目前正在与理论和实验研究人员交换信息。 。此外，为了探索更多利用B介子衰变的新物理，我们通过国际合作开始了B介子混合的研究。

项目成果

Semileptonic form factors from JLQCD

JLQCD 的半轻子形状因子

• 发表时间: 2021
• 作者: Sago Norichika;Isoyama Soichiro;Nakano Hiroyuki;S. Hayami;Takashi Kaneko
• 通讯作者: Takashi Kaneko

FLAG Review 2021

• DOI: 10.1140/epjc/s10052-022-10536-1
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: The European Physical Journal C
• 作者: Y. Aoki;T. Blum;G. Colangelo;S. Collins;M. Morte;P. Dimopoulos;S. Dürr;X. Feng;H. Fukaya

欧州原子核研究機構(スイス)

欧洲核研究组织（瑞士）

BSM B - Bbar mixing on JLQCD and RBC/UKQCD Nf=2+1 DWF ensembles

BSM B - JLQCD 和 RBC/UKQCD Nf=2 1 DWF 系综上的 Bbar 混合

• DOI: 10.22323/1.396.0224
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of Science
• 作者: Erben Felix;Boyle Peter;Juttner Andreas;Kaneko Takashi;Marshall Michael;Portelli Antonin;Witzel Oliver;Del Debbio Luigi;Tsang J Tobias
• 通讯作者: Tsang J Tobias

B→D(*) l nu semileptonic decay form factors in LQCD

B→D(*) l nu LQCD 中的半轻衰变形式因子

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroshi Hashizume;Hidemi Kitano; Hiroko Mizuno;Akiko Abe;Kaoru Sanda;Shih-Nan Hsiao;Genki Yuasa; Satoe Tohno;Hiromasa Tanaka;Kenji Ishikawa;Shogo Matsumoto;Hitoshi Sakakibara;Yuji Hirosue ;Masayoshi Maeshima;Masaaki Mizuno;and Masaru Hori.;内田儀一郎;Takashi Kaneko
• 通讯作者: Takashi Kaneko