| Project/Area Number |
21J10645
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田中 正法 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 電弱相転移 / スファレロン / ヒッグス有効場理論 / 拡張ヒッグス模型 |
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| Outline of Research at the Start |
素粒子の標準模型は，これまでの加速器実験の結果と無矛盾である．その一方で，標準模型では説明できない現象として，宇宙の物質(バリオン)と反物質(反バリオン)の非対称性などが宇宙実験によって確認されている．その非対称性を説明する鍵が電弱スファレロンという非摂動論的現象である．スファレロンのエネルギーは，初期宇宙で起きるバリオン数を破る真空遷移の遷移率を特徴付ける．
本研究では，標準模型のヒッグス粒子が関わる部分を拡張した模型でのスファレロンとそのエネルギーを理論的に明らかにする．そして，スファレロンのエネルギーを将来の加速器実験や重力波観測によって決定する際に必要となる理論的基礎づけを確立する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では，強い電弱1次相転移を実現する拡張ヒッグス模型の具体例として，標準模型にアイソスピン二重項スカラー場を追加したTwo Higgs doublet model (THDM) に注目し，電弱相転移と電弱スファレロンの性質の解析を行った．素粒子の標準模型は，Large Hadron Colliderなどの加速器実験の結果と無矛盾である．その一方で，宇宙の物質と反物質の非対称性などの種々の宇宙論的観測結果を説明できない．この宇宙の物質と反物質の非対称性問題を解決するシナリオとして有望視されているのが電弱バリオン数生成である．電弱バリオン数生成では，スファレロン過程を通じてバリオン数が実現される．そのため，スファレロン過程の頻度を特徴づける電弱スファレロンの性質の解析は重要な意味を持つ．
本年度での研究では，THDMでの電弱スファレロンの性質を解析し，電弱バリオン数生成が実現可能なパラメータ領域を示した．また，そのようなパラメータ領域が，重力波観測や加速器実験でのヒッグス3点結合の精密測定を通じて多角的に探られることについても議論した．一方で，強い電弱1次相転移を実現する拡張ヒッグス模型を有効的に記述できる新たなヒッグス有効場理論であるnearly aligned Higgs Effective Field Theoryでの相転移についても議論し，電弱バリオン数生成が実現できるパラメータ領域を示した．本年度の研究によって，初期宇宙での電弱スファレロンの性質が重要となることが具体的に示された．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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