2018 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 | 湯川結合 / フレーバー対称性 / 質量階層性 |
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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「湯川結合の起源（物質粒子間の質量の階層性や世代間混合の起源）は何か？」の解明に挑むことを掲げた。これに対して，フレーバー対称性とフェルミオンの運動項に注目して再検討した。具体的には，標準模型を超える理論に対して，3つの仮定「場の変数は標準模型のものと必ずしも同じではない。フレーバー対称性が存在するが，フラボンとよばれるスカラー粒子が真空期待値をもつことによりその対称性が壊れる。フラボンはフェルミオンの運動項の中にも存在しフレーバー対称性の破れの後、フェルミオンの運動項は非正準型になる。」に基づいて，フェルミオンの質量階層性とフレーバー混合の起源について探究した。
研究成果としては，クォークや荷電レプトンの質量階層性およびフレーバー混合が非正準型の運動項に起因する可能性があること，フレーバー対称性が非ユニタリー基底の形で標準模型に潜んでいる可能性があること（すなわち，標準模型のフェルミオン場が標準模型を超える理論のものとユニタリー変換で結ばれているとは限らないこと），ケーラーポテンシャルの形態が標準模型を超える物理の試金石になる可能性があることを見出した。さらに，「ディラックの自然さ」という概念を採用することにより，湯川結合行列のフレーバー対称性を有する部分がランク1の行列で与えられること，民主型の行列が有望であることを再確認した。
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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
研究実績に述べた成果は2編の論文にまとめられ，そのうち1編は学術雑誌に掲載済みである。残りの1編については査読中ではあるが，主な成果は研究会での発表やarXivを通して公表済みであるため，上記のような判定を下した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に行った研究成果に基づいて，それをさらに発展させる。具体的には，標準模型を超える理論として「大統一理論」や「高次元世代統合理論」を出発点にとり，フラボンの真空期待値によるフェルミオンの運動項が非正準型になる場合を考慮に入れて，現実的なフェルミオンの質量階層性とフレーバー混合の導出を試みる。さらに標準模型の理論的枠組である場の量子論の拡張・一般化などを試みる計画もある。
研究の方策については上記の大統一理論に関する研究を博士課程の学生と共同で取り組む。また2名の修士課程の学生の指導（それぞれ「Clockwork mechanism」，「Swampland conjecture」に関するゼミを行っていて様々な知識・手法の習得をはかっている）を通じて，新たなアイディアに基づいて標準模型を超える物理の探究を目指す予定である。
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