高次の理論計算とは? わかりやすく解説

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高次の理論計算(QED2ループ)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/11/23 07:55 UTC 版)

異常磁気モーメント」の記事における「高次の理論計算(QED2ループ)」の解説

QED2ループ異常磁気モーメント普遍項は、7種類ファインマン図足し上げることで計算されその結果は以下となる。 A 1 2l o o p = [ 197 144 + π 2 12 − π 2 2 ln2 + 3 4 ζ ( 3 ) ] ≈ − 0.328 478 965 579 193 78 {\displaystyle A_{1}^{\mathrm {2-loop} }=\left[{\frac {197}{144}}+{\frac {\pi ^{2}}{12}}-{\frac {\pi ^{2}}{2}}\ln 2+{\frac {3}{4}}\zeta (3)\right]\approx -0.328\,478\,965\,579\,193\,78} ここで、ζ(3)リーマンゼータ関数である。この計算1950年にKarplusとKrollによって行われたが、その結果間違っていたため、1957年PetermannとSommerfieldによって再導出された。

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高次の理論計算(QED3ループ)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/11/23 07:55 UTC 版)

異常磁気モーメント」の記事における「高次の理論計算(QED3ループ)」の解説

QED3ループ異常磁気モーメント普遍項は、72種類ファインマン図足し上げることで計算されその結果は以下となる。 A 1 3l o o p = [ 28259 5184 + 17101 810 π 2 − 298 9 π 2 ln2 + 139 18 ζ ( 3 ) + 100 3 { L i 4 ( 1 2 ) + 1 24 ln 4 ⁡ 2 − 1 24 π 2 ln 2 ⁡ 2 } − 239 2160 π 4 + 83 72 π 2 ζ ( 3 )215 24 ζ ( 5 ) ] ≈ 1.181 241 456 587 {\displaystyle {\begin{aligned}A_{1}^{\mathrm {3-loop} }=&\left[{\frac {28259}{5184}}+{\frac {17101}{810}}\pi ^{2}-{\frac {298}{9}}\pi ^{2}\ln 2+{\frac {139}{18}}\zeta (3)\right.\\&\left.+{\frac {100}{3}}\left\{\mathrm {Li} _{4}({\frac {1}{2}})+{\frac {1}{24}}\ln ^{4}2-{\frac {1}{24}}\pi ^{2}\ln ^{2}2\right\}\right.\\&\left.-{\frac {239}{2160}}\pi ^{4}+{\frac {83}{72}}\pi ^{2}\zeta (3)-{\frac {215}{24}}\zeta (5)\right]\approx 1.181\,241\,456\,587\end{aligned}}} ここで、 L i 4 ( 1 / 2 ) = ∑ n = 11 / ( 2 n n 4 ) {\displaystyle \mathrm {Li} _{4}(1/2)=\sum _{n=1}^{\infty }1/(2^{n}n^{4})} である。3ループ計算の値は1995年木下東一郎によって数値的に計算され1996年には上式のような解析的表記がLaportaとRemiddiによって導出された。

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高次の理論計算(QED4ループ)

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異常磁気モーメント」の記事における「高次の理論計算(QED4ループ)」の解説

QED4ループ異常磁気モーメント普遍項は、891種類ファインマン図足し上げることで計算されるこの中で373個の図は真空偏極による閉じたレプトンループを持ち残り518個の図はレプトンループを持たない4個の光子が飛ぶだけの過程である。木下らによる2007年数値的計算によると、その結果は以下のようになる。 A 1 4l o o p ≈ − 1.914 4 ( 35 ) {\displaystyle A_{1}^{\mathrm {4-loop} }\approx -1.914\,4(35)}

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