2017 Fiscal Year Annual Research Report
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17J00813
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
千草 颯 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 大統一理論 / 超対称模型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超対称粒子が大きな質量を持つような模型に関して、高エネルギースケールにおける包括的な理論として大統一理論を考え、その予言であるクォーク、レプトン湯川結合定数の統一を検証した。実験で測定された標準模型粒子の質量を境界条件としてくりこみ群方程式を解くことで、大統一スケールにおける湯川結合定数の値を計算し、それらが統一されるための条件を導いた。本年度の研究では特に、模型に新粒子を加えた場合の湯川結合定数の統一に対する影響を調査した。
第一に、新粒子を入れた模型一般に見られる効果として、ゲージ結合定数が高スケール側で大きな値を取るようになり、その副次効果として、クォークの湯川結合定数が高スケール側で抑制され、湯川結合定数の統一に悪影響を与えることが明らかとなった。これは、新粒子を加えた模型は一般には大統一理論の予言と相性が悪いことを示している。
第二に、新粒子自体も湯川結合を持っている場合に、この結合がくりこみ群方程式の解に与える影響を考えた。この場合、統一すべき湯川結合定数は、標準模型のクォーク、レプトンと新粒子とが混ざり合った状態に対応する結合定数であり、新粒子がゲージ相互作用のみ持っている場合と比較して、状況が大きく異なることが明らかになった。この効果が大統一理論の予言に与える影響は模型の詳細に依存するものの、結果として予言が正しく実現されるパラメータの領域も存在することが判明した。これはまた、湯川結合定数の統一が、実験のエネルギースケールより何桁も大きなスケールの質量を持つ新粒子から敏感に影響を受けることを示している。
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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
当初の計画では標準模型を超対称化する場合の最小拡張である最小超対称模型に着目し、湯川結合定数の統一を詳細に計算する予定であったが、本年度の進展はその枠を超え、比較的単純な構造を持つ新粒子の組がいくつか存在する場合の解析にまで着手し、解析を行った。そこでも一定の成果をあげ、特に湯川結合定数の統一が達成されるような模型の拡張を発見したことから、本年度の研究は当初の計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの解析は、湯川結合定数の統一という高スケールの予言を用いて、現在までの実験の結果と合わせて模型の検証を行うものである。一方で、模型が予言する新粒子を実験により探索することを通じて、模型の直接的な検証を行うという方向性が考えられる。今後はこのような方針において研究を行い、さらに得られた結果に対して今までのような理論的考察を加えることにより、模型のさらなる検証を行う予定である。考慮に入れている模型における新粒子の探索は、小さなイベント数に対して高い感度を持つ手法を用いて行う必要があるため、このような手法を提案し、具体的な探索能力を計算により明らかにする予定である。
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