2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15J01079
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
冬頭 かおり 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2017-03-31
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| Keywords | バリオン数非対称性 / 電弱バリオン数生成 / ヒッグス物理 / 電気双極子モーメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では素粒子標準模型を超える拡張模型での電弱バリオン数生成に着目し、CP対称性の破れが存在する状況下での量子的な非平衡現象を扱うことのできる閉時間経路積分形式を用いて、拡張模型内のバリオン数非対称性を評価した。着目した模型は素粒子標準模型に新たにスカラー粒子と2種類のフェルミオン粒子(SU(2)二重項と一重項)を加えた模型であり、バリオン数生成に必要なCP対称性の破れは2種類のフェルミオンと電弱泡との散乱により生じることを想定する。この評価により、二重項および一重項のフェルミオンの質量が縮退する際にのみ現在のバリオン数非対称性の観測値を説明出来ることを明らかにした。
また、拡張模型内のCP対称性の破れを通じて誘発される電気双極子能率とバリオン数生成に必要な相互作用の関係を明らかにし、電子の電気双極子能率の評価を行った。模型内におけるCP位相は大きく二つに分類でき、バリオン数生成に直接関係のある位相と、電気双極子能率のみに関係する位相である。バリオン数生成に直接関係のあるCP位相のみが電気双極子能率に寄与する場合、電子の電気双極子能率精密測定によりこの拡張模型での電弱バリオン数生成が検証可能であることを明らかにした。また、別種類のCP位相が電子の電気双極子能率を誘発する場合でも、ヒッグス粒子の二つの光子への崩壊や陽子や中性子の電気双極子能率との相関を考慮することでこの拡張模型における電弱バリオン数生成の検証が可能であることを示した。
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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
バリオン数非対称性を解決する様々なシナリオが存在する中、電弱バリオン数生成は素粒子実験による検証が期待できる機構である。特に現在はLHC実験が稼働中であるため、コライダー実験での電弱バリオン数生成の検証可能性を明らかにすることは喫緊の課題であり、このシナリオの検証の重要性は高い。しかし実際にはコライダー実験だけでは精査することのできないパラメータ領域が存在してしまうため、電子の電気双極子能率などの他の素粒子実験での検証可能性を議論することも重要である。
本研究では電弱相互作用をする二種類のフェルミオンを加えることで新たなCP対称性の破れを導入し、その下で生成されるバリオン数と電子の電気双極子能率の理論評価を行い検証可能性を示した。実際には電子だけでなく中性子や陽子の電気双極子能率も誘発され、こうした物理量は検証可能性を高める重要な役割を担う。現在これらの計算は進行中であり、次年度中には完了する見込みがたっている。
またバリオン数や中性子電気双極子能率の理論計算には様々な不定性が伴うが、今後はより精密な数値計算を行うことでそうした不定性を減らすことが期待できる。
以上の観点から本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回着目する拡張模型では二種類のCP位相が存在するため、それらの間のキャンセレーションにより電子の電気双極子モーメントが消えてしまうパラメータ領域が存在する。この場合電子だけでは検証することが不可能となってしまうが、そうした領域でも中性子や陽子などのその他の電気双極子モーメントは有限な値を持ちうるため、それらの相関を図ることで検証可能性を示していく。
またこれまでのバリオン数の評価では電弱泡のプロファイルは先行研究で評価されたものを取り入れて行っていたが、今後は今回扱う模型に基づいた電弱泡のプロファイルを数値計算で評価し、より正確なバリオン数を示していく。またそれに伴い、新たに加えたスカラー粒子の質量に対して予言値を与え、コライダー実験におけるシグナルの特定を試みる。
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