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J-GLOBAL ID：201402235795691650   整理番号：14A0765561

QED摂動論によるレプトン異常磁気能率の計算

QED Calculation of Lepton Anomalous Magnetic Moments

著者 (4件)： 青山龍美 (名古屋大 素粒子宇宙起源研究機構) ,  早川雅司 (名古屋大 大学院理学研究科) ,  木下東一郎 (Cornell Univ.) ,  仁尾真紀子 (理研 仁科加速器研究セ)
資料名： 日本物理学会誌
巻： 69  号： 6  ページ： 376-380  発行年： 2014年06月05日 
JST資料番号： F0221A  ISSN： 0029-0181  CODEN： NBGSA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 解説  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 電子やミュー粒子はスピンに伴う磁気能率を持ち,その大きさはボーア磁子を単位としてg因子で表される。g因子はDiracの相対論的量子力学による値g=2から仮想光子の量子効果により0.1%ほどずれ,これを異常磁気能率(g-2)と呼ぶ。電子の異常磁気能率は最も精密に測定されている物理量の一つであり,理論的には量子電気力学(QED)でほぼ説明できることから,高精度理論計算を通じてQEDの精密検証を与えてきた。最新の測定値はハーバード大グループによる円筒形のPenning trapを用いた実験で得られたもので,0.24ppb(ppb=10^-9)もの精度に達している。理論計算もそれに見合う精度まで進める必要があり,摂動論に基づく高次項の評価が急務であった。著者らのグループは数値的手法により摂動の10次項の完全な決定を行い,結果として電子g因子について10^-12のオーダーまで測定値と理論計算が一致することをみた。この精度までQEDの正しさが検証されたと言える。他方,QEDの理論が正しいとすると,QEDの結合定数である微細構造定数αの値を測定値と理論計算から求めることができる。その値は0.25ppbの精度を持ち,他のどの決定法によるものより精度の高い値である。電磁気的な相互作用は多岐にわたる物理現象に現れることから様々な決定法があり,これらの値が互いに無矛盾であるかは,QEDの正しさを検証するもう一つのアプローチとなる。電子の約207倍の質量を持つレプトンであるミュー粒子の異常磁気能率も0.5ppm(ppm=10^-6)の高い精度で測定されている。測定値と,QEDを含む素粒子標準模型からの理論値の間に約3σの差が見つかり,標準模型を超える新物理を探るプローブの一つとして注目されている。そのような議論の前提として,大半を占めるQEDの寄与を高精度に求めることが不可欠である。QED摂動論の10次項の決定と8次項の精度の改良により,QEDからの寄与は現在の測定の不確かさの1/1,000まで求まり,目下準備中の次の実験による測定精度の向上にも十分対応できると言える。...(著者抄録)

シソーラス用語： *量子電気力学 ,  摂動論 ,  レプトン ,  *磁気モーメント ,  *g因子 ,  *素粒子模型 ,  Dirac場 ,  Penningトラップ ,  *Feynmanダイアグラム ,  *電子 ,  *μ粒子 ,  微細構造定数 ,  不確実性 ,  高次元 ,  仮想光子 ,  散乱振幅 ,  精密測定
準シソーラス用語： *素粒子標準模型 ,  測定の不確かさ ,  *異常磁気モーメント

分類 (2件)： レプトンの電磁相互作用・弱い相互作用  (BF03020H) ,  レプトン  (BF04040K)

引用文献 (6件)：

• D. Hanneke, S. Fogwell and G. Gabrielse: Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 120801.
• G. W. Bennett, et al. (Muon g -2): Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 161802; B. L. Roberts: Chinese Phys. C 34 (2010) 741.
• T. Aoyama, M. Hayakawa, T. Kinoshita and M. Nio: Prog. Theor. Exp. Phys. (2012) 01A107.
• T. Aoyama, M. Hayakawa, T. Kinoshita and M. Nio: Phys. Rev. Lett. 109 (2012) 111807.
• R. Bouchendira, P. Cladé, S. Guellati-Khélifa, F. Nez and F. Biraben: Phys. Rev. Lett 106 (2011) 080801.

タイトルに関連する用語 (5件)： QED ,  摂動論 ,  レプトン ,  磁気能率 ,  計算