隅野 行成 （すみの ゆきなり）
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職名 教授
学位 博士（理学）（東京大学/1993年）
研究分野 素粒子現象論、場の理論
研究室 理学総合棟１０階 １０４５号室
E-mail yukinari.sumino.a4_at_tohoku.ac.jp
研究内容
大きな研究の目標というか「夢」は、強い相互作用の理論QCDを非摂動的に解いて、究極的には強い力を電磁気力と同じくらいのレベルで制御できるようにすること、そういうことが出来るようになりたいなぁ、ということを考えています。
長年に渡る研究では、主に強い相互作用の物理を摂動QCDを用いて研究してきました。特にクォーコニウムの物理と、それを使って基礎物理定数の精密決定を行なった研究が最も多いです。クォーコニウムの物理量の摂動展開を高次まで計算することによって、従来の理解を超えたクォーク質量の理解や、ハドロン内のミクロなエネルギー分布などについて新しい知見を得ることが出来ました。そのような計算を第一原理に基づいて現在の最高精度で全て計算したことがある研究者は、世界でも自分だけだと思います。計算技術の大きな進展に伴い、対象となる物理現象の理解が深まっていく様子をリアルタイムで体験できることは、とてもワクワクします。
今までにmb, mc, αs, |Vcb| などの基礎物理定数を、その時々の世界最高レベルの精度で決定してきました。将来リニアコライダーが建設されれば、そのリストにmtも加わる予定です。（元々はリニアコライダーの物理の研究がきっかけでこれらの研究を始めました。）これらの定数の値は、未知の高いエネルギースケールで成り立つと期待される、大統一理論などへのヒントを与えてくれます。
計算は、ツールとしてノートパソコンでMathematicaを用いて、解析計算を行なうことがほとんどです。
上記以外にも、ニュートリノの研究、ヒッグス粒子の研究、トップクォークの研究、場の理論の研究、リノーマロンの研究、などを行なってきました。また、Particle Data Groupのトップクォーク部門を担当して、実験データの集約を行なっています。
一つ自分が大切に思っていることは、50年後、或いは100年後にも時代を超えて残るような知見を明らかにして、後世に伝えたい、ということです。これまでの研究成果にも、少しはそんなことが含まれているんじゃないかなぁ、と思っています。
付記：今ちょうど学振PDなどでLHCでのトッポニウムの物理の研究をやりたい人を探しています。最近CMSでトッポニウムが発見されたのではないかということが話題になっていますが、それによってトップのMSbar質量の高精度決定、およびトップ湯川結合の精密決定ができると期待できます。そのときに必要な理論予言の中で、これまでに見落とされているNLOの効果があるので、それを計算したいと思っています。興味のある人は私までメールで連絡ください。
趣味
サッカー、美術鑑賞
サッカーは、今はほぼ毎週末にフットサルをしています。サッカー観戦も（最近はTV観戦が多いですが）好きです。いつか、日本男子代表がワールドカップで優勝するところを見たいなぁ。
美術鑑賞は、妻と一緒に美術館巡りをすることが多いです。
用語解説
強い力
自然界には4種類の力がある。それらは、電磁気力・重力・強い力・弱い力である。強い力はクォークを陽子や中性子の中に閉じ込めている力である。
QCD
強い力を記述する理論であり、Quantum ChromoDynamics（量子色力学）の頭文字をとって命名されている。
摂動QCD
QCDに基づいて強い力に関わる物理量を計算する手法の一つである。QCD理論に入っている強い力の結合定数αsによる摂動展開（テーラー展開のようなもの）で物理量を展開して、その展開係数を順次求めていく方法である。各係数はファインマン・ダイアグラムと呼ばれる方法で計算される。特に高エネルギーや近距離でよい近似を与える。
非摂動効果
特に低エネルギーや遠距離では、QCDの有効結合定数が大きくなるため、摂動QCDによる近似が悪くなる。そのような効果が大きい物理現象では、クォークの閉じ込め等、摂動QCDでは捕らえ切れない様々な現象が生じる。
ハドロン
強い力によるクォークの束縛状態。陽子、中性子、π中間子、など多くの種類が知られている。
クォーコニウム
クォークと反クォークの対でできた束縛状態（ハドロンの一つ）。特に構成するクォークがチャーム(c)、ボトム(b)、トップ(t)・クォークという重いクォークである場合、摂動QCDによる理論計算がよい近似となり、摂動次数を上げると高い精度で計算できるようになる。
mc, mb, mt
それぞれチャーム、ボトム、トップ・クォークの質量。（クォークには6種類あり、軽い順にアップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、ボトム、トップ・クォークという名前がついている。）
Vcb
小林益川行列要素の一つ。素粒子標準模型に含まれる基礎物理定数の一つ。
大統一理論
素粒子標準模型に含まれる異なるゲージ相互作用を高エネルギーで統一する理論。例えばレプトンとクォークの質量に一定の関係を予言するシナリオでは、高精度のレプトンとクォークの質量測定により大統一理論の検証が出来る。
Mathematica
ウォルフラム・リサーチ社による数式処理プログラム。数値計算だけでなく、代数計算、解析計算、微分方程式を解くことなどができる。
Particle Data Group
素粒子やそれに準ずる基本的な粒子について、これまでの実験の結果などを集約して、それらの粒子の基本的な性質を一覧にまとめて出版するなどの活動を行っている。 素粒子分野に特化した理科年表のようなものを作成している。
主な論文
Y. Sumino, K. Fujii, K. Hagiwara, H. Murayama, and C.-K. Ng, "Top Quark Pair Production Near Threshold," Phys. Rev. D47 (1993) 56-81.
H. Murayama and Y. Sumino, "Axial-vector Coupling Contribution to Toponium Resonances,'' Phys. Rev. D47 82-92 (1993).
K. Fujii, T. Matsui, and Y. Sumino, "Physics at t\bar{t} Threshold in e + e - Collisions," Phys. Rev. D50 (1994) 4341-4362.
K. Daikouji, M. Shino, and Y. Sumino, "Bern-Kosower Rule for Scalar QED,'' Phys. Rev. D53, 4598-4615 (1996).
M. Peter and Y. Sumino, "Final-State Interactions in e+ e- -> t\bar{t} -> b l+ \nu \bar{b} W- Near The Top Quark Threshold,'' Phys. Rev. D57, 6912-6927 (1998).
M. Jezabek and Y. Sumino, "Neutrino Mixing and See-saw Mechanism," Phys. Lett. B440 (1998) 327-331.
N. Brambilla, Y. Sumino, and A. Vairo, "Quarkonium Spectroscopy and Perturbative QCD: A New Perspective," Phys. Lett. B513 (2001) 381-390.
N. Brambilla, Y. Sumino, and A. Vairo, "Quarkonium Spectroscopy and Perturbative QCD: massive quark loop effects,'' Phys. Rev. D65, 034001-1 -- 19 (2002).
Y. Sumino, "Connection Between The Perturbative QCD Potential and Phenomenological Potentials,'' Phys. Rev. D65, 054003-1 -- 9 (2002).
S. Recksiegel and Y. Sumino, "Perturbative QCD Potential, Renormalon Cancellation and Phenomenological Potentials,'' Phys. Rev. D65, 054018-1 -- 9 (2002).
Y. Sumino, "QCD potential as a `Coulomb-plus-linear' potential," Phys. Lett. B571 (2003) 173-183.
S. Recksiegel and Y. Sumino, "Fine and Hyperfine Splittings of Charmonium and Bottomonium: An Improved Perturbative QCD Approach,'' Phys. Lett. B578 369-375 (2004).
Y. Sumino, "Static QCD Potential at r < \Lambda_{QCD}^{-1}: Perturbative expansion and operator-product expansion,'' Phys. Rev. D76, 114009-1 -- 38 (2007).
K. Hagiwara, Y. Sumino, and H. Yokoya, "Bound-state Effects on Top Quark Production at Hadron Colliders,'' Phys. Lett. B666, 71-76 (2008).
Y. Sumino, "Family Gauge Symmetry and Koide's Mass Formula,'' Phys. Lett. B671, 477-480 (2009).
Y. Sumino, "Family Gauge Symmetry as an Origin of Koide's Mass Formula and Charged Lepton Spectrum,'' JHEP 0905, 075-1 -- 43 (2009).
C. Anzai, Y. Kiyo, and Y. Sumino, "Static QCD potential at three-loop order,'' Phys. Rev. Lett. 104, 112003-1 -- 4 (2010). [Editors' suggestion and Featured in Physics.]
C. Anzai, Y. Kiyo, and Y. Sumino, "Violation of Casimir Scaling for Static QCD Potential at Three-loop Order,'' Nucl. Phys. B838, 28-46 (2010).
Y. Sumino, and H. Yokoya, "Bound-state effects on kinematical distributions of top quarks at hadron colliders,'' JHEP 1009 (2010) 034, JHEP 1606 (2016) 037 (erratum).
S. Kawabata, Y. Shimizu, Y. Sumino, and H. Yokoya, "Boost-invariant Leptonic Observables and Reconstruction of Parent Particle Mass,'' Phys. Lett. B710, 658-664 (2012).
C. Anzai and Y. Sumino, "Algorithms to Evaluate Multiple Sums for Loop Computations,'' J. Math. Phys., 54, 033514-1 -- 22 (2013).
Y. Kiyo, and Y. Sumino, "Full Formula for Heavy Quarkonium Energy Levels at Next-to-next-to-next-to-leading Order,'' Nucl. Phys. B889,156-191 (2014).
K. Endo and Y. Sumino, "A Scale-invariant Higgs Sector and Structure of the Vacuum,'' JHEP, 1505, 030-1 -- 25 (2015).
S. Kawabata, Y. Shimizu, Y. Sumino, and H. Yokoya, "Weight function method for precise determination of top quark mass at Large Hadron Collider,'' Phys. Lett. B741, 232-238 (2015).
K. Endo, K. Ishiwata and Y. Sumino, "WW scattering in a radiative electroweak symmetry breaking scenario,'' Phys. Rev. D94, 075007-1 -- 17 (2016).
Particle Data Group (C. Patrignani, et al.), "Review of Particle Physics,'' Chin.Phys. C40 no.10, 100001, 1-1808 (2016).
Y. Kiyo, G. Mishima and Y. Sumino, "Determination of m_c and m_b from quarkonium 1S energy levels in perturbative QCD,'' Phys. Lett. B752,122-127 (2016).
Particle Data Group (M. Tanabashi, et al.), "Review of Particle Physics,'' Phys. Rev. D98, 030001 (2018).
H. Takaura, T. Kaneko, Y. Kiyo and Y. Sumino, "Determination of alpha_s from static QCD potential with renormalon subtraction,'' Phys. Lett. B789, 598-602 (2019).
H. Takaura, T. Kaneko, Y. Kiyo and Y. Sumino, "Determination of alpha_s from static QCD potential: OPE with renormalon subtraction and lattice QCD,'' JHEP, 1904, 155-1 -- 40 (2019).
M. Berwein and Y. Sumino, "Perturbative static quark potential in Maximal Abelian gauge,'' Phys. Lett. B799, 135014 (2019).
H. Takaura and Y. Sumino, "On renormalons of static QCD potential at u=1/2 and 3/2,'' JHEP, 2005, 116 (2020).
Particle Data Group (P. A. Zyla, et al.), "Review of Particle Physics,'' Prog. Theor. Exp. Phys. 2020, 083C01, 8 (2020).
Y. Hayashi, Y. Sumino and H. Takaura, "New method for renormalon subtraction using Fourier transform,'' Phys. Lett. B819,136414 (2021).
Y. Hayashi, Y. Sumino and H. Takaura, "Determination of |V_{cb}| using N^3LO perturbative corrections to Gamma(B -> X_c l \nu) and 1S masses,'' Phys. Lett. B829, 137068 (2022).
Particle Data Group (R. L. Workman, et al.), "Review of Particle Physics,'' Prog. Theor. Exp. Phys. 2022, 8, 1-2270 (2022).
Yuuki Hayashi, Go Mishima, Yukinari Sumino and HiromasaTakaura, "Renormalon subtraction in OPE by dual space approach: nonlinear sigma model and QCD," JHEP 06 (2023) 042-1-42
T. Agemura and Y. Sumino, "On order Lambda_{QCD}^2/m renormalons in quarkonium system,'' Phys. Lett. B850 (2024), 138505.
Particle Data Group (S. Navas, et al.), "Review of Particle Physics,'' Phys. Rev. D110 (2024) 3, 030001.
Go Mishima, Yukinari Sumino and HiromasaTakaura, "Two-Loop Quarkonium Hamiltonian in Nonannihilation Channel," Phys. Rev. Lett. 133, 231903-1 -- 5 (2024).
Y. Sumino, "Two-loop O(epsilon) term of 1/(mr^2) heavy quarkonium potential,'' Phys. Lett. B860 (2025), 139223.
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