2019 Fiscal Year Annual Research Report
質量階層性に対する新しい原理が導く多彩な物理現象とプランクスケールの物理
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18H03708
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
磯 暁 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 (20242092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
淺賀 岳彦 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70419993)
川合 光 京都大学, 理学研究科, 教授 (80211176)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アキシオン / 電弱対称性の破れ / 階層性問題 / 離散モジュラー対称性 / バリオン数非保存 / 右巻きニュートリノ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）階層性問題を解決するための古典的スケール不変性に基づく素粒子模型として、標準模型の拡張を考えると、必然的に電弱対称性が宇宙初期において過冷却を起こし、QCD相転移が引き金となり電弱対称性の破れが発生し、e-folding ５程度の熱的インフレーションが予言される。原始インフレーションとは異なる第二のインフレーションは、それ以前に作られていた粒子密度を大幅に薄めることができ、様々な興味深い現象と関係する。その一つは、過冷却に基づく暗黒物質シナリオであり、もう一つは、QCD相転移で作られたアキシオンポテンシャル生成で、アキシオンの原始ゆらぎが宇宙の曲率ゆらぎに転化され、現在のCMBゆらぎを生成する可能性が考えられる。古典的B-L模型では、等曲率ゆらぎの観測制限との整合性に問題があることが明らかとなった。そこで、初期宇宙で標準模型と全く異なる温度発展をするスカラー場を導入することで、この矛盾を解決する可能性を検討した。
（２）階層性問題を解決するためのトップダウンアプローチとして、回転Dブレーンを使ったダイナミクスを検討している。2019年度は、回転ブレーンの間に、超対称性が破れた結果働く引力相互作用を計算するための、計算手法(部分的モジュラー変換)を開発した。
（３）階層性問題に示唆された標準模型のミニマルな拡張模型では、軽い右巻きニュートリノが重要な働きをする。TeV質量を持つ右巻きニュートリノが縮退した質量を持つことで起こるレプトン生成のパラメータ領域とニュートリノを含まない二重ベータ崩壊の実験的制限についての現象論的研究を行い、さらにレプトン質量行列の背後に離散対称性がある時のレプトン生成機構の研究を行なった。
（４） 階層性原理に基づく古典的スケール不変な模型で、スカラー場が２種類ある時に、くりこみ群を通して電弱スケールをダイナミカルに生成する可能性を検討した。
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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
階層性問題に基づく素粒子模型について、ボトムアップアプローチとしては、電弱対称性破れの過冷却に基づく宇宙論的帰結や、軽い右巻きニュートリノの現象論的研究、プランクスケールから電弱スケールのダイナミカルな生成など多方面からの研究を遂行することができた。一方でトップダウンアプローチとしては、回転するDブレーン系で自発的に超対称性が破れることで電弱対称性を破る機構を提案し、その基礎となる計算手法（部分的モジュラー変換の手法）を開発することができた。
双方のアプローチとも研究計画は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
階層性問題を解決するための原理の基づく素粒子論模型の研究として、ボトムアップでは、引き続き、過冷却現象などの初期宇宙における新しい予言に着目して研究を進める。特に、アキシオンの原始ゆらぎがCMBゆらぎとなる可能性については、さらに詳細を検討する。軽い右巻きニュートリノの現象論的研究についても、レプトン生成の可能性、暗黒物質となる可能性、ニュートリノを含まない二重ベータ崩壊など実験による現象論的制限など多方面から研究を進める。
一方でトップダウンのアプローチについては、これまでの回転するDブレーン系で電弱対称性を破る可能性に加えて、より幅広い観点から、超弦理論における超対称性を破る真空解の構築を検討する。また、行列模型など従来の場の理論の枠組みを超えた取り組みを使うことで、電弱スケールや宇宙定数などの（不自然に小さな）パラメータの解釈可能性についても、継続して検討を進める。
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