2018 Fiscal Year Annual Research Report
新手法を用いたエネルギーフロンティアでの新現象探索を基盤とする素粒子模型の再構築
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16H03991
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
野尻 美保子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (30222201)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊部 昌宏 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (50599008)
竹内 道久 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任研究員 (60749464)
遠藤 基 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (70568170)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 素粒子論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
μ中間子の異常磁気能率(g-2) における標準模型予言と観測値の乖離の問題は素粒子標準
模型の大きな問題の一つとなっており、新物理のヒントのであると期待されている。そこで、この異常と新物理との関係について、注意を払いながら、研究を行った。竹内は強いCP問題とドメインウォール問題を解くことができるレプトンとアップクオークがPQ電荷を持つ変形アクシオン模型で、ミューオン異常磁気能率が説明可能であることを示した。質量１５GeV程度の軽い擬スカラーヒッグスAが同時に予言され、特徴的なシグナルとして、トップクオークの稀崩壊 t → A uが予言される。Aはdi-tauジェットとして観測されると考えられ、ジェット微細構造を用いることで効率的に発見可能となることを示した。伊部はヒッグス粒子の質量とミューオンg-2の実験値を超対称標準模型の枠内で同時に説明することが可能な Split Family SUSY 模型の研究を行なった。LHC Run II による超対称粒子探索の結果を用い、普遍的ゲージーノ質量の模型ではミュー中間子の異常磁気能率を説明する可能性はほぼ棄却されなんらかの、拡張が必要なことを明らかにした。遠藤はK中間子崩壊のCP対称性の見られる異常について超対称模型の範疇で検討を行い従来の議論では見落とされた効果を加えることで、現象を説明できることを示した。アップクォークフレーバーがの破れがある超対称模型で、チャームクオークシグナルの探索可能性を指摘した。野尻はNLOレベルの予言によって、暗黒物質の密度を決定するメディエータを、ものジェットシグナルのジェットの分布から決定できるか検討して、NLO計算の精度について詳細な検討を行った。またML の手法を応用したジェットの構造解析をこれまでより極めて少ないインプットで効率よく進める方法を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
野尻は、ML におけるジェットの構造解析において、インプットを劇的に減らすとともに、アウトプットを解釈可能とする改良を行った。これによって、BSM 解析への応用や信頼性が大きく改善すると考えられる。竹内は、Variant Axion 模型の中で特に軽いアップタイプのクオークのみがPQ電荷を持つ可能性についても追究したことにより比較的大きなtan betaが許され、レプトンセクターもPQ電荷を持つ場合にg-2のずれも説明可能となることを示した。またこの模型では新手法であるジェットの微細構造の応用が特に効果的なものとなった。Higgs Topping workshop、Beyond the BSMでの招待講演において、これらの研究結果を紹介し、広く結果を周知させた。伊部はミュー中間子の異常磁気能率とヒッグス質量を同時説明可能なSplit Family SUSY模型について、普遍的ゲージーノ質量の可能性がほぼ棄却し、模型の拡張の必要性を指摘した。遠藤は、新しい物理のスケールが高い場合に、フレーバーに適応できる有効理論を構築するために、トップクォークやヒッグス粒子、ゲージボソンが自由度に注意を払う必要があることを発見した。このような結果は、これまで知られていなかった大きな量子補正が期待されることを示しており、重要な結果と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、g-2実験の新しい結果が公表されると期待されるため、関連した研究を推進したい。また、Bフレーバーの測定にもいくつかの標準模型の予言からのずれが報告されおり、両者を関連づける研究を推進する。特に竹内は、B中間子のレプトン分岐比に見られる異常をLHC実験を用いて検証することが、どの程度可能か研究を行ないたいと考えている。またこの際新手法としてジェット微細構造を用いることを検討している。また、伊部はミュー中間子の異常磁気能率を説明可能な L_mu - L_tau ゲージ模型や軽いスレプトンが予言される超対称模型などの模型の可能性、およびその探索可能性についての研究を行う。遠藤は、SMEFTによるアプローチの問題解決に取り組む。ヒッグス場の真空期待値がフレーバー物理のエネルギースケールに比べて大きいため、一見して高次とみなされる補正をフレーバー物理では考慮に入れなければいけない。同等の問題はCP対称性を破る物理にも存在する。このため、フレーバーやCP対称性を破る物理の研究に必要とされる有効理論をさらに改良する予定である。また、これらに加えて原子物理の精密測定実験においても素粒子標準理論の綻びが報告されている。これらについても新物理による解釈が可能であるか研究を行う。またこのような有効理論は、LHC以降の高輝度、高エネルギーLHCで直接検証することができると考えられる。このような可能性を飛躍的に向上させるものとして、ML は高次の計算の重要性が指摘されており、野尻はML を使った手法のさらなる効率化や具体的なBSM シナリオへの応用の可能性について検討する
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