[論文レビュー] Mini-Proceedings of the STRONG2020 Virtual Workshop on "Space-like and Time-like determination of the Hadronic Leading Order contribution to the Muon $g-2$"

G. Abbiendi, A. B. Arbuzov+32 more|arXiv (Cornell University)|Jan 28, 2022

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 11

ひとこと要約

このミニプロceedings論文は、ハドロン的 leading-order真空偏移（HVP）寄与に関するSTRONG2020バーチャルワークショップの要約であり、時間的（e+e− → ハドロン）および空間的（μ−e散乱）決定法における進展に焦点を当てる。更新されたモンテカルロ生成器、放射修正、および格子QCD計算を提示し、ねじれ質量フェルミオンを用いた短距離寄与 $48.35(24) imes10^{-10}$ および中間距離寄与 $204.2(1.2) imes10^{-10}$ という主要な結果を示し、g-2の不一致を解消するための継続的取り組みを支援する。

ABSTRACT

The mini-proceedings of the STRONG2020 Virtual Workshop "Space-like and Time-like determination of the Hadronic Leading Order contribution to the Muon $g-2$", November 24--26 2021, are presented. This is the first workshop of the STRONG2020 WP21: JRA3-PrecisionSM: Precision Tests of the Standard Model (http://www.strong-2020.eu/joint-research-activity/jra3-precisionsm.html). The workshop was devoted to review of the working group activitity on: $(\it i)$ Radiative Corrections and Monte Carlo tools for low-energy hadronic cross sections in $e^+ e^-$ collisions; $(\it ii)$ Annotated database for $e^+e^-$ into hadrons processes at low energy; $(\it iii)$ Radiative Corrections and Monte Carlo tools for $μ$-$e$ elastic scattering.

研究の動機と目的

• ハドロン的 leading-order真空偏移（HVP）寄与における実験的・理論的値の $4.2\sigma$ の乖離を解消するため、HVP寄与の精度を向上させること。
• 時間的（$e^+e^- \to \text{ハドロン}$）および空間的（$\mu e$ 散乱）過程における、高度なモンテカルロ生成器および放射修正ツールの開発と検証。
• 系統的誤差と放射修正処理を伴う低エネルギー $e^+e^-$ ハドロン断面積データの信頼性の高いアノテート付きデータベースの提供。
• 短距離および中間距離時間窓における、高精度な格子QCD計算によるHVP寄与の評価を可能にし、データ駆動型決定法との整合性を検証すること。
• 近い将来のMUonE実験に備えて、NNLO補正およびアイソスピン破れ効果の分散モデルを含む理論ツールの精錬。

提案手法

• 放射修正を高精度に含めた $e^+e^-$ および $\mu e$ 散乱過程のシミュレーションに、MCGPJ、ReneSANCe、Phokhara、KKMCee/BHLUMI/BHWIDE などのモンテカルロ生成器を用いた。
• アイソスピン破れ補正を $e^+e^- \to \pi^+\pi^-$ および $\pi^+\pi^- \to \pi^+\pi^-$ に分散的手法でモデル化し、HVP決定の精度を向上させた。
• 物理的値に近い中間子質量および 0.058 から 0.082 fm の格子定数を有する $N_f=2+1+1$ ねじれ質量フェルミオンを用いた格子QCD計算を実施した。
• 同じ（OS）および逆符号（tm）のウィルソン $r$-パrameterを持つ2種類のベクトルカレント定義を用い、$O(a^2)$ 残差を分離し、連続極限への外挿を可能にした。
• 格子摂動論を用いて一次結合で $a^2\log(1/a)$ 残差を除去し、短距離寄与の収束性を向上させた。
• ワード恒等式を用いてベクトルカレントの混合定数をパーミル未塔の精度で決定し、系統的不確実性を低減した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のモンテカルロ生成器は、$e^+e^- \to \text{ハドロン}$ および $\mu e$ 散乱における放射修正をどの程度正確にモデル化できるか。また、それらの生成器間にどのような相違が存在するか？
• RQ2 アイソスピン破れ補正の分散モデルは、$e^+e^-$ データからの $a_\mu^{\text{HVP}}$ 決定の精度をどの程度向上させるか？
• RQ3 格子QCDにおける短距離および中間距離時間窓からのミューオン $g-2$ 寄与は何か。また、それらはデータ駆動型の値とどのように比較されるか？
• RQ4 レプトン的アンザッツによる $I=1$ ベクトルチャネル極化関数は、高次パデ近似と比較して、格子およびデータ駆動型の結果をよりよく再現できるか？
• RQ5 有限サイズ効果および格子残差は、格子シミュレーションから $a_\mu^{\text{HVP}}$ を抽出する際にどのような影響を及ぼし、どのように信頼性を持って補正できるか？

主な発見

• 短距離寄与 $a_\mu^{\text{SD}}$ は、$N_f=2+1+1$ ねじれ質量フェルミオンを用いて $48.35(24)\times10^{-10}$ として計算された。
• 中間距離寄与 $a_\mu^{\text{W}}$ は $204.2(1.2)\times10^{-10}$ と決定され、予備的な系統的誤差を含む。
• レプトン的アンザッツは、数値積分との比較において、高次パデ近似と同等以上に良好に機能し、より良いフィットモデルの可能性を示唆した。
• モンテカルロ生成器間の相違が特定され、特に $\mu e$ 散乱における放射修正で顕著で、NNLOレベルでの標準化されたツールの必要性が浮き彫りになった。
• $I=1$ ベクトルチャネルの分散モデルは、格子データへのパデ近似における系統的効果を理解するのに効果的であり、ベクトルメソン支配の代替として制限された代替モデルを提供した。
• OSおよびtmの2種類のベクトルカレント定義の使用により、$O(a^2)$ 残差を分離し、信頼性の高い連続極限外挿しが可能になった。また、混合定数はパーミル未塔の精度で決定された。