2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K05062
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| Research Institution | Tokyo Woman's Christian University |
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Principal Investigator |
林 青司 東京女子大学, 現代教養学部, 教授 (80201870)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 標準模型を超える理論 / ゲージ・ヒッグス統一理論 / ヒッグスの崩壊モード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
素粒子の標準模型は大変成功した理論ではあるが、いくつかの理論的問題点を有しており、「標準模型を超える理論」の探求が素粒子物理学の重要なテーマである。ヒッグス粒子を発見したLHC実験の結果から、ヒッグス粒子が軽い（軽いとは、質量が弱スケールのオーダーであるという意味）ことが判明した。当該研究課題の目的は、標準模型を超える理論の候補の中で、こうした軽いヒッグスを予言する理論としてゲージ・ヒッグス統一理論（GHU）を採り上げ、この理論特有のヒッグス粒子の性質や相互作用に関して包括的に議論する事である。
当該年度の研究では、前年度の研究実施状況報告書においても言及した様に、特にGHU理論特有のヒッグスの崩壊に関する予言について研究した。ヒッグスは色々な状態（崩壊モード）に崩壊し得るが、その発見の際に重要な役割を演じた二光子への崩壊モードと並んで、光子とZボソンへの崩壊モード(γZ崩壊)を議論した。γZ崩壊については、岡田・丸による先行研究により、最小GHU模型においては標準模型の粒子以外の粒子による寄与が正確に消える、という非常に興味深い結論が得られていた。しかし、彼らの議論は具体的な摂動の最低次における計算に依るものであり、その結論が摂動の高次においても成立するか、特有のゲージ群や物質場の選択に依るものではないか、といった疑問点が残された。
そこで、当該科研費による研究では、ゲージ対称性のみを仮定した演算子を用いた、摂動の次数や物質場の選択に依存しない崩壊モードの解析を行った。その結果、高次元時空（bulk）中ではγZ崩壊に寄与し得る演算子が存在しない事、またゲージ群が単純群ではない場合には関与する演算子が構成可能な事、といった重要な知見が得られた。これにより、先行研究の結論を、模型の詳細に依らない一般的なものに拡張することが出来た。
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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
前年度（初年度）の研究状況を踏まえて作成された「研究実施状況報告書」において言及した研究テーマである、ゲージ・ヒッグス統一理論特有のヒッグス崩壊モードに関する研究を実行、貫徹することが出来、またその成果を「研究発表」の項目でも記したように
アメリカ物理学会刊行の学術雑誌、Physical Review D に掲載したり、海外での研究集会で発表することが出来た。前年度の「研究実施状況報告書」で予定していた全ての研究を実行することは出来なかったが、残された課題については来年度以降の研究において可能な限り行っていきたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
実測されたヒッグス質量を自然に説明可能なGHUモデルの構築については、初年度の研究で6次元時空上のヒッグス二重項を二つ持つGHUモデルという形で一応の成功は見られたが、未だに、古典レベルでのヒッグス質量の予言値が実測値から離れている、といった、いくつかの克服すべき問題点が残されている。
今後は、こうした問題点を余剰次元のトーラスの形状を一般化することで量子補正によるヒッグス・ポテンシャルを一般化したり、他のゲージ対称性を用いる可能性を探ったり、といった手法で解決する事を出来る限り目指したい。
更には、当初の交付申請書にて予定していた研究テーマ（異常ヒッグス相互作用に関する研究の更なる発展）や、その他にもこの分野の世界的な研究の進展状況に応じたテーマについて、可能な範囲で研究を推進して行きたいと思う。
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| Causes of Carryover |
研究の進捗状況は概ね良好ではあったが、当該年度の主な研究成果であるゲージ・ヒッグス統一理論におけるヒッグス粒子崩壊モードに関する論文の学術雑誌への掲載が9月で年度後半になった事と並び、6月に追加採択となった他の科研費課題の研究遂行をある程度集中して行う必要が生じたこともあり、研究成果発表のための海外を含めた出張を予定どうりに行う事が出来なかった。このため、旅費支出が少なく、次年度使用額が生じた次第である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度（2017年度）においては、上記のヒッグス崩壊モードに関する研究成果も含め、研究成果発表、および資料収集・研究討論の為の海外出張、国内出張を積極的に行い、計画的でスムーズな執行により、次年度使用額を有効に使わせて頂く予定である。
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Research Products
(3 results)
