カイラル外挿の不定性を取り除いた格子QCDの数値的研究による新しい物理の探策

通过晶格 QCD 数值研究探索新物理，消除手性外推中的不确定性

• 批准号: 17740171
• 负责人: 金児 隆志
• 金额: $ 2.11万
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740171/
• 关键词: 標準理論; 格子量子色力学; 数値シミュレーション; 計算科学; 素粒子論; 計算物理; 強い相互作用; カイラル対称性; 標準理論; 格子量子色力学; 数値シミュレーション; 計算科学; 素粒子論; 計算物理; 強い相互作用; カイラル対称性

量子色力学(QCD)は強い相互作用の物理を記述する理論と考えられているが、低エネルギー領域では解析的な摂動計算が破綻する。このため、QCDを格子上に定式化した格子QCDの数値シミュレーションによる研究が盛んに行われている。本研究では、このような非摂動計算を系統誤差を抑えて高精度で行うために、アルゴリズムの改良などによってカイラル対称性をもつ格子作用を用い、これまでの研究よりも大幅に軽いクォーク質量でシミュレーションを行った。本年度はさらに、統計誤差を大幅に削減し、また、これまでの研究では無視されることが多かった非連結相関関数の寄与を正しく取り入れるために、任意の時空点から任意の時空点へのクォーク伝播関数を計算する手法も併用し、最も基本的なパイ中間子の性質、特に、電磁、スカラー形状因子を精密に計算した。その結果、電磁形状因子はロー中間子の共鳴状態の存在から期待される運動量遷移依存性を示すことを確認し、一方、スカラー形状因子にはそのような特徴的な依存性が見られなかった。これは、実験的探索が盛んに行われているスカラー中間子の質量がロー中間子と比べて、それほど軽くないことを示唆していると考えられる。また、形状因子のクォーク質量依存性をカイラル摂動論の予言式と比較したところ、少なくとも、本研究でシミュレーションを行ったクォーク質量では、カイラル摂動論のnext-next-leading order (NNLO)の寄与が有意にあることがわかった。この結果は、新しい物理の探索などに重要なより重い中間子の形状因子についても、NNLOを寄与を正しく取り入れた研究をしなければいけないことを示唆している。

量子色谱学（QCD）被认为是描述强相互作用物理学的理论，但分析扰动计算在低能结构域中失败。因此，正在通过晶格QCD的数值模拟进行研究，其中QCD在晶格上制定。在这项研究中，为了在抑制系统误差的同时以高精度执行这种非扰动计算，我们通过改进的算法将晶格效应与手性对称性使用，并用夸克质量模拟，夸克质量比以前的研究更轻。今年，为了显着减少统计误差，并正确地纳入了与以前的研究中经常被忽略的无连接相关函数的贡献，我们还使用了一种方法来计算从任何时空点到任何空间时间点到任何时空点的夸克传播函数，并精确地计算出最基本的pion属性，尤其是电子电磁和尺度质量和尺度质量。结果，我们确认电磁型因子表现出从低介子的谐振状态的存在所期望的动量转变依赖性，而对于标量形式的谐音，没有观察到这种特征依赖性。人们认为这表明经过广泛的实验搜索的标量介子的质量并不比低媒介物的质量较轻。此外，当将形式因子的夸克质量依赖性与手性扰动理论的预言公式进行比较时，发现至少在这项研究中模拟的夸克质量是手性扰动理论的下一个隔离领导顺序（NNLO）的贡献。该结果表明，应该正确地进行研究，以纳入NNLO的贡献，即使对于较重的梅森形态，这对于寻找新物理学很重要。