ＱＥＤ効果を考慮した高精度電子状態理論の開発－新規素粒子理論構築を目指して－

开发考虑QED效应的高精度电子态理论 - 旨在构建新的基本粒子理论 -

基本信息

批准号：
17J02767
负责人：
砂賀彩光
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電子の電気双極子モーメント（電子EDM）及びスカラー・擬スカラー（S-PS）相互作用は素粒子標準模型を超えた素粒子理論で存在が予言されており、これらの現象を発見することは、宇宙の物質-反物質の非対称性の起源を解明することにつながる。電子EDM及びS-PS相互作用定数を決定するためには、(1)相対論計算を用いて有効電場(Eeff)及びS-PS係数(Ws)の高精度に決定すること、(2) EeffとWsの比(Ws/Eeff)が異なる2種類以上の分子を用いて実験する必要がある。該当年度では、(1)Dirac方程式に基づく相対論法に量子電磁気学(QED)の効果を取り込む手法を開発し、及び(2)分子系においてWs/Eeff比が異なる要因を解明した。(1)QED効果の1つである自己エネルギー効果を考慮するため、相対論計算専用のプログラムDIRACに有効QEDポテンシャルを実装した。実装した有効QEDポテンシャルは、(a)Flambaum-Gingesの有効ポテンシャル及び(b)Pyykko-Zhaoのモデルポテンシャルの2種類である。開発したプログラムを用いてEeffを計算したところ、QED効果の寄与はYbF分子で1.3%、ThO分子で1.6%程度であった。QED効果は、電子相関や基底関数、分子振動に起因する誤差と比べて無視できないオーダーを持つ寄与であり、Eeffの高精度計算をするためにはQED効果を考慮することが必要不可欠であることが示された。(2)重原子-軽原子の2原子分子において、Ws/Eeffは軽原子の種類に依存せず、重原子側の原子番号にのみ依存することを明らかにした。電子EDMとS-PS相互作用定数を決定するためには、重原子系と軽原子系を組み合わせて実験を行う必要があることが分かった。重原子系は既存の実験対象分子であるが、当研究では軽原子系としてLiSr分子を提案した。

电子偶极矩（电子EDM）和标量伪尺度（S-PS）相互作用在基本粒子理论中预测了基本颗粒的标准模型，并且发现这些现象会导致阐明宇宙材料 - 易位的不对称的起源。要确定电子EDM和S-PS相互作用常数，必须使用相对论计算确定有效的电场（EEFF）和S-PS系数（eeff）和S-PS系数（WS），以及（2）使用两个或多个具有EEFF和WS（WS/EEFF）不同分子的实验。在相关年中，（1）我们开发了一种方法，该方法将量子电磁（QED）的影响纳入了基于DIRAC方程的相对论方法，并且（2）我们阐明了分子系统中WS/EEFF比率不同的因素。（1）考虑到自我能量效应，QED效应之一，在计划狄拉克（Dirac）中实现了有效的QED潜力，专门用于相对论计算。实施的有效QED电位是两种类型：（a）flambaum-ginges的有效潜力和（b）Pyykko-Zhao的模型潜力。当使用开发程序计算EEFF时，YBF分子的QED效应的贡献约为1.3％，THO分子的贡献约为1.6％。与电子相关性，基础功能和分子振动引起的误差相比，QED效应是不必要地排序的贡献，并且已经表明，必须考虑QED效应以进行高精度计算。（2）据显示，在重度原子的双原子分子中，WS/eeff不取决于光原子的类型，而仅取决于重 - 偏斜侧的原子数。已经发现，为了确定电子EDM和S-PS相互作用常数，有必要与重原子系统结合进行实验。重原子系统是用于实验的现有分子，但是在这项研究中，提出了LISR分子作为轻度原子系统。