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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。

The electron dipole interaction (EDM) and the electron dipole interaction (S-PS) are explained by the existence of the standard model of prime-particle theory, and the origin of the matter-antimatter asymmetry of the universe is explained. The determination of electron EDM and S-PS interaction parameters is necessary for (1) phase theory calculation,(2) high accuracy determination of the ratio of Eeff to Ws (Ws/Eeff), and (3) high accuracy determination of more than two kinds of molecules. In this paper,(1)Dirac equation, fundamental phase theory, quantum electromagnetism (QED), and (2) molecular system are discussed. (1)QED results 1. Consider QED results 1. There are two types of QED,(a)Flambaum-Ginges and (b)Pyykko-Zhao. Open the door to use the Eeff calculation, QED results and YbF molecules 1.3%, ThO molecules 1.6%. QED effect, electron correlation, molecular vibration causes, errors, etc. are ignored, and high precision calculations of Eeff are necessary to consider QED effect. (2)Heavy atoms-two atomic molecules, Ws/Eeff, atomic species, heavy atom-side, atomic number, etc. The number of electron S-PS interactions is determined by the combination of heavy atoms and atomic systems. Heavy atom systems exist only as opposed to heavy atom systems.