2014 Fiscal Year Annual Research Report
軽いスカラー粒子を含む電弱カイラル有効理論による新物理の探索
| Project/Area Number |
14J03947
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
長井 遼 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
|
| Keywords | ヒッグス粒子 / ユニタリティー / 電弱精密測定 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ユニタリティーや紫外発散のくりこみといった準理論的観点からヒッグス粒子の精密測定が新物理に対して与える制限を網羅的かつ系統的に調べ尽くすことを目的としている。そこで平成26年度は、中性ヒッグス粒子を任意個含む拡張ヒッグスセクターにおける摂動論的ユニタリティーと紫外発散のくりこみの関係を議論した。この結果、中性ヒッグス粒子を任意個含む拡張ヒッグスセクターについて、電弱精密測定を特徴付ける量子補正の有限性と摂動論的ユニタリティーの間に強い関係があることが明らかとなった。また、中性ヒッグス粒子を任意個含みかつ摂動論的ユニタリティーを保持する拡張ヒッグスセクターに対し、電弱精密測定実験との整合性を要請することにより、このような拡張ヒッグスセクターから予言される未発見中性ヒッグス粒子の質量上限値と2012年に発見されたヒッグス粒子の結合定数の大きさの間の関係に対し定量的制限を与えた。このような本研究結果は、ヒッグス粒子の精密測定の重要性を裏付けるものであり、ヒッグス粒子の精密測定を実現することが期待されている高精度大型ハドロン衝突型加速器実験や国際リニアコライダー実験といった将来加速器実験の物理的意義をサポートするものでもある。以上の研究成果は査読付き論文誌に投稿し、日本物理学会の秋季大会や、富山で開催されたHPNP2015国際会議等で研究成果を報告した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ユニタリティーや紫外発散のくりこみといった準理論的観点からヒッグス粒子の精密測定が新物理に対して与える制限を網羅的かつ系統的に調べ尽くす、という本研究課題の目的に対し、現在までの研究によって、中性ヒッグス粒子を任意個含む一般の拡張ヒッグスセクターに対しては目的が達成された。また、このような拡張ヒッグスセクターにおけるユニタリティーと紫外発散のくりこみ可能性に関して新しい知見を見出したという点で、これまでの研究は順調に進展していると考えられる。しかしながら上述の研究成果は、電荷を持つヒッグス粒子を含む拡張ヒッグスセクターに対してはまだ適用できないといった点など、未だ一般性に乏しいという問題点も残されている。より広範囲にわたって素粒子標準模型を超えた新物理模型に対し本研究成果を適用させるためにも、これまでの研究アプローチを拡張する必要がある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、素粒子標準模型を超えた拡張ヒッグスセクターに含まれるヒッグス粒子の相互作用を記述するために「電弱カイラルラグランジアン」という方法を用いている。この方法によって、任意のヒッグス粒子とゲージボソンとの間の相互作用を理論のゲージ不変性を保ちながら書き下すことができる。この方法の最大の利点は、ヒッグス粒子をSU(2)の多重項に含まれるスカラー場と仮定する必要がないという点にある。したがってこの方法を用いることによって、ヒッグス粒子の背後の物理の詳細に依らずにゲージボソンとの相互作用をゲージ不変に書き下すことができる。これまでの研究成果は、この方法を用いて任意個の中性ヒッグス粒子を含む拡張ヒッグスセクターを議論したものであるが、同様の方法を用いることによって、荷電ヒッグス粒子を含む拡張ヒッグスセクターを議論することも可能である。実際、超対称標準模型をはじめとする素粒子標準模型を超えた新物理模型は、荷電ヒッグス粒子を含むことがしばしばあるため、荷電ヒッグス粒子を含む拡張ヒッグスセクターに対して適用範囲を広げる物理的意味は大きい。そこで今後の研究では、まずは電荷+1,+2をもつ荷電ヒッグス粒子を含む拡張ヒッグスセクターにおけるユニタリティーと紫外発散のくりこみの関係性に注目し、ヒッグス粒子の精密測定が新物理に対して与える影響について網羅的な議論を展開していく。
|
