2014 Fiscal Year Annual Research Report
超弦理論を背景とする５次元超重力理論の素粒子現象論及び宇宙論
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14J07296
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
大塚 啓 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Keywords | インフレーション / コンパクト化 / 超弦理論 / 超重力理論 / モジュライ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超弦理論に基づく素粒子標準模型の構築へ向けてトップダウンとボトムアップ双方の立場から研究を行った。宇宙論的な側面では、ボトムアップの立場である５次元超重力理論とトップダウンの立場であるヘテロ型超弦理論及びIIB型超弦理論に基づき、観測可能な重力波揺らぎを与え得るナチュラルインフレーション機構を提案した。ナチュラルインフレーションは、プランク衛星の観測結果からプランクスケールを超える崩壊定数が必要とされ、特に超弦理論の立場では単一場の崩壊定数がプランスケールを超えることは困難であると考えられていた。５次元超重力理論ではモジュライ混合を、超弦理論では１ループ補正項を用いることで、プランクスケールを超える単一場の崩壊定数が再現されることを明らかにし、今後のプランク衛星の精度向上やその他の将来実験において観測可能な重力波を生み出すことわかった。
素粒子現象論的側面では、トーラス上にコンパクト化されたSO(32)ヘテロ型超弦理論から、３世代のクォーク・レプトン及びヒッグス粒子を含む素粒子標準模型の構築を行った。SO(32)群は大統一理論で期待される群構造や場の表現を含まないため、SO(32)ヘテロ型超弦理論に基づく現象論的な模型の構築に焦点が当てられていなかった。本研究は、SO(32)群から大統一理論を経由せずに素粒子標準模型の群構造を直接導くと同時に、U(1)ゲージ場の余剰次元方向に磁場を挿入することで、３世代のクォーク・レプトン及びヒッグス粒子を再現した。その際、素粒子標準模型に含まれる全ての湯川相互作用が含まれ、かつ理論的な整合性も満たしている。トーラス上にコンパクト化されたSO(32)ヘテロ型超弦理論において、磁場を用いた現象論模型の構築は先行研究がなく、超弦理論の理解がより深まることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超弦理論において、ナチュラルインフレーションを単一場のアクシオンで実現するのは困難とされてきたが、打開策を与えることができた。また５次元超重力理論において、シンプルなモジュライインフレーション機構を提案したことにより、現実的な素粒子模型の構築が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
超弦理論及び５次元超重力理論の素粒子現象論的側面と宇宙論的側面を独立に研究を行ってきた。今後は、超弦理論や５次元超重力理論を背景とする４次元有効理論を下に、両者を統一的に扱い今後の宇宙論的観測と加速器実験に対する予言を行っていく。
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