2017 Fiscal Year Research-status Report
ILC実験を見据えたヒッグス粒子の背後にある物理法則の探求
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17K05413
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
川村 嘉春 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (10224859)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 余剰次元 / ヒッグス粒子 / ゲージ理論 / 世代の統合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は素粒子の標準模型に関する謎の解明を通して標準模型を超える基礎理論を探りILC実験等で検証可能な物理法則を発見することである。
研究計画の1つとして「ヒッグス粒子の起源は何か？」に対する余剰次元に基づく再考を掲げた。これに対して，オービフォールドを余剰次元として含む5次元パティ・サラム(Pati-Salam)模型を出発点にして，ヒッグス粒子および電弱対称性の破れの起源を探究した。研究成果としてはSU(4)C×SU(2)L×SU(2)Rゲージ対称性をオービフォールドによる対称性の破れにより制限したのち，SU(3)C×SU(2)L×U(1)R×U(1)B-Lゲージ対称性を有する4次元模型が得られ，さらにコールマン・ワインバーグ(Coleman-Weinberg)機構を用いてSU(2)L×U(1)R×U(1)B-Lゲージ対称性がU(1)EMゲージ対称性に自然に破れることを見つけた。この模型により，「ヒッグス粒子はSU(2)L×SU(2)R双方のゲージ量子数に関する2重項である粒子の一部であること」，「電弱対称性は量子補正により壊れること」が予言される。
さらに，標準模型に関する謎の1つである「世代の起源は何か？」に関する探究を行った。主な成果としてはオービフォールドを余剰次元として含む6次元時空上のSU(N)ゲージ理論を出発点にして，ベクター的な表現を有する1個のディラックフェルミオンからオービフォールドによる対称性の破れを通して，3世代の物質粒子が漏れなく実在する模型が多数存在することを見つけた。その中には，SU(8)ゲージ理論の(56+56*)表現に従うディラックフェルミオンからニュートリノ1重項が3個以上存在し，余分なゲージ対称性がすべてU(1)のみであるような現象論的に興味深い模型が含まれていることがわかった。
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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
研究実績において述べた成果は2編の論文にまとめられ，学術雑誌に投稿し，いずれも査読中ではあるが，主な成果はすでに学会発表やarXivを通して公表済みであるため，上記のような評価を下した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に行った研究を基盤にして，それを発展させる。具体的には，5次元パティ・サラム(Pati-Salam)模型を出発点にした模型の物質場に関する物理（物質粒子間の質量の階層性や世代間混合の起源，特にニュートリノに関連した物理）と模型の検証を探究する。6次元の世代統合模型に基づいて湯川結合に関する物理（物質粒子間の質量の階層性や世代間混合の起源）と模型の検証について探求する。研究の方策については通常は今までと同じように共同研究者とメールなどを通じて研究打ち合わせを行う。推進方策としては外部機関に属する2名の共同研究者が信州大学にしばらく滞在し共同研究を進展させる計画をもっている。
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