2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K17715
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
阿部 智広 名古屋大学, 高等研究院(基礎理論), 特任助教 (70712727)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒッグス / ミューオン異常磁気能率 / 電気双極子能率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
W' の質量がLHC実験によりかなり強く制限された。余計なフェルミオンを導入するか理論的な無理をしない限り、摂動計算が可能なW' 模型では、W' 質量の下限は 3TeV 程度と見積もれた。これは W' がヒッグスポテンシャルの起源に関わっているとするには若干重い。そこで本年度は、W' 自体ではなく拡張されたヒッグスセクターを詳しく調べることにした。これは、くりこみ可能なW' 模型を考えるとヒッグス場が複数存在するために、ヒッグス粒子以外の新しいスカラー粒子が少なくとも1つ存在することが背景にある。
まず、拡張されたヒッグスセクターとしてベンチマークである two-Higgs doublet model (THDM)を用い、ミューオンの異常磁気能率の実験と理論のずれが説明可能か調べた。THDM は素粒子標準模型に余分にヒッグス場を追加したもので、様々なバリエーションがある。私は、追加されたヒッグス場がミューオンとのみ強く結合する模型を構築した。そして、ミューオンの異常磁気能率の実験と理論のずれが説明可能であることを示した。また、同時に、LHC実験で多量のミューオンが生成されることを示した。このシナリオは 100 fb-1 程度の実験データがたまれば十分に検証できることも示した。
素粒子の電気双極子能率は、観測されることが素粒子標準模型を超える物理の存在証明になる重要な物理量である。これを理論的に計算する仕事は過去になされていたが、限定的な模型数個にしか適用できない結果であった。私は、この理論計算を改善し、より多くの模型に適用できる公式を導出した。この公式はスカラー場とフェルミオン場の相互作用がCP対称性を破っている場合に適用できる。従って、スカラー粒子が複数存在する模型の検証に重要な道具となる。
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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
申請書の研究計画に記述した、h' の現象論の部分を進めた。特に、W' が非常に重い場合の研究に相当する。ミューオン異常磁気能率に関しては、フェルミ国立加速器研究所が新しい実験を開始しており、2018年中にこれまでの数倍のデータをためる見込みである。これに関する研究ができたのはタイミングとして良かったと思う。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の想定よりもW' に対するLHC実験からの制限が強くなってしまった。この状況では以下の２つの方針がある。
１つは、制限を逃れるためにフェルミオンとの相互作用が小さくなるように模型を拡張することである。これは新たなフェルミオン場を導入するなどすれば実現できる。ただし、パラメータが増えすぎてしまう点や、ヒッグスポテンシャルが不安定になりがちな点、新たに導入される湯川相互作用のランダウポール（高エネルギーで結合定数が無限大になること）が存在しがちな点など、理論的に解決すべきことが多い。従って、この方針では模型の構築が主体になると思われる。
もう１つは、思い切って W' が非常に重いとする点である。この場合 W' の痕跡として、拡張されたヒッグスセクターに対称性が現れる。例えばソフトに破れたZ2対称性が自然に生じることは過去に示した。このように、低エネルギーでの対称性の起源として W' を利用するのがこの方針である。ヒッグスセクターの対称性以外にも宇宙暗黒物質の安定性の起源としても W' は使えると考えている。
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| Causes of Carryover |
6877円では出張をするにも買い物をするにも少し足りないので、無理に使うことをせず次年度に回し有効に使うことにした。
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