| Project/Area Number |
22K03602
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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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 | Juntendo University |
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Principal Investigator |
清 裕一郎 順天堂大学, 医学部, 先任准教授 (60571338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上坂 優一 獨協医科大学, 医学部, 助教 (60826618)
山中 真人 法政大学, 理工学部, 助手 (70585992)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | Lepton Flavor Violation / CLFV DIS / レプトン・フレーバーの破れ / レプトン・核子散乱実験 / ヘビー・クォーク |
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| Outline of Research at the Start |
これまでの低エネルギー実験は、荷電レプトンのCLFV 稀崩壊に対して厳しい制限を得ることに成功してきた。一方、このような稀崩壊の探索では、親粒子よりも大きな質量の粒子への遷移は、エネルギー的に禁止されているので、 重いクォークと結合する CLFV 媒介粒子に対しては感度が悪い。そこで、本研究課題では、低エネルギーのファクトリー型実験と相補的な加速器実 験について研究することとし、終状態に重いクォークを含むレプトン・核子散乱における CLFV 探索・検証の理論的 手法の確立と、CLFV 相互作用の詳細を解き明かすためのオブザーバブルの構築とその 高精度計算を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
CLFV相互作用をもつスカラー粒子模型において、スカラー粒子がヘビー・クォークと強く結合する場合に、クォークの1ループ三角形ダイアグラムを通じて生成されるスカラー－グルーオン間の3点相互作用（φGG）を詳細に解析した。特に、レプトン・フレーバーを破る相互作用は低エネルギーの崩壊実験では模型の違いを識別することが困難であるが、高エネルギーのレプトン・核子散乱において運動量移行（DISにおけるQ）の依存性を測定することで、スカラー粒子とヘビー・クォークの結合定数のフレーバー依存性に関する情報が抽出可能であることに着目し、研究を進めた。
電子がτレプトンへと変換されるCLFV過程においては、レプトン・核子散乱により生じる終状態のτレプトンの運動量からQ依存性を測定できる。微分断面積のQ依存性を解析した結果、微分断面積に顕著なピーク構造が現れることが判明した。このピークの位置はスカラー粒子とヘビー・クォークの結合定数に強く依存し、特にトップ・クォークとの結合定数がピーク位置に与える影響が大きいことが明らかとなった。さらに、ビーム・エネルギーを上げることで、このピーク位置の結合定数に対する感度が一層高まることが確認された。現在、本結果についてレター論文を執筆中であり、2025年6月頃のジャーナル投稿を予定している。
本研究課題で得た結果の一部に関しては、既に国内外の学会や研究会で発表した。特に、電子・核子散乱(eN→τX)における終状態τレプトンの運動量分布を測定することによって、CLFV相互作用のタイプを分別することが可能であることを明らかにし、国際会議(New Trends in High-Eenergy and Low-x Physics Conference, 2024)で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究課題を進める中で、当初の研究テーマに関係する新たな課題が見つかり、共同研究を進める中で、個々の課題に十分に時間を割くことができず、研究成果を論文としてまとめる作業が当初の予定よりも遅れてしまった。一方で、研究を開始した当初には想定していなかった新たな興味深い現象も見つかり、レプトン・フレーバーの破れをコライダー実験で測定するために有益な特徴量を見いだすことができた。現在、研究期間の延長を申請しており、残り1年で当初の目的を達成できるよう、引き続き研究を進めていく予定である。また、現在執筆中の論文についても、今後数カ月以内に完成させ、学術誌への投稿を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
微分断面積のQ依存性からスカラー－ヘビー・クォーク間の結合定数に関する情報を引き出せるという主張については、現在、論文を執筆中である。また、当初の目的である「CLFV相互作用をもつスカラー粒子模型に対して、レプトン・核子散乱のDIS実験からどこまでプローブ可能か」という問い対しては、既に数値計算およびデータ解析を完了しており、現在は論文に掲載する図表の整理を進めているところである。草案もすでに完成しており、今後は共同研究者とともに論文の仕上げに取り組む予定である。次年度中に当初の目的を達成し、結果を論文としてまとめ上げる予定である。
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