Analytic calculation for precise predictions in particle physics phenomenology

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現在の素粒子物理学の主眼のひとつは理論計算と実験結果の比較の精密化である。本研究では理論計算の精度を向上させるために、2つの方向から研究を進めた。1つ目の研究として、大型ハドロン衝突型加速器でのヒッグス粒子生成実験で測定されている生成断面積の量子色力学的一時補正の計算をおこなった。生成断面積には複雑な量子補正が関わっており、解の知られていないファインマン積分がいくつも現れる。本研究ではそれらを2つの異なる近似で評価してつなぎ合わせるという手法を発展させた。この手法は実用性も拡張性も高く、今後も他の生成断面積の計算に応用できる汎用性がある。並行して、この物理量に対する量子色力学補正だけでなく弱い相互作用による補正も部分的に計算し、論文として発表した。2つ目の研究として量子色力学の高次補正計算に現れるリノーマロンを適切に分離する手法を発展させた。リノーマロンは理論計算の精密化を阻害するため、これを分離することで精密な計算が実現できる。また、一般的な物理量に対して場の量子論の演算子積展開の中でリノーマロンの効果が相殺する機構を、本手法と領域分割展開の組み合わせによって提示した。さらに、理論的枠組みを整備しただけでなく、本手法を主にBメソンの崩壊幅に適用し、素粒子の標準模型の基礎パラメータのひとつであるカビボ-小林-益川行列の行列要素のひとつを決定した。補足として、本研究課題とは直接の関係は薄いが、私が以前参加していたpiAFグループのおこなった原子核実験の測定データの解析が完了し、結果が論文として発表された。