2021 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 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, 協力研究員 (80211176)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 階層性問題 / 右巻きニュートリノ / 相対論的観測問題 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
引き続き、電弱スケールとプランクスケールの質量階層性に対する新しい指導原理に基づく物理現象を、ボトムアップおよひトップダウンの双方のアプローチから検討し、その地上実験や宇宙観測による検証方法について研究を遂行した。また最近の量子センサー技術の発展と量子情報理論の発展により、新しい素粒子実験が提案されるようになってきた。そこで、本研究でもプランクスケール、特に重力の量子性を検証するための実験について検討した。
ボトムアップアプローチとしては、質量階層性を指導原理にする模型に普遍的に現れる右巻きニュートリノが関わる物理現象を中心に研究を進めた。とくにニュートリノ質量に階層性がある場合の現象を調べ、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊への影響を考察した。右巻きニュートリノのマヨラナ質量によりレプトン数は保存していないにもかかわらず、上記の二重ベータ崩壊が強く抑制されることがあることが明らかとなり、現在の実験の制限をもってしても、必ずしも右巻きニュートリノのマヨラナ質量への制限を与えない場合があることが判明した。
トップダウンアプローチとしては、質量階層性を導く一つの可能性として、多重臨界点原理と古典的共形原理の関係を調べるとともに、マルチバースの波動関数が定常になっており、その波動関数から宇宙項等の自然性が説明できる可能性を調べた。また弦理論に特有の性質、特にモジュラー不変性の性質を使って、弦理論におけるヒッグス場のようなスカラー粒子の質量への輻射補正を抑制する可能性について、Dブレーン模型を具体例として解析した。
量子センサーを利用した重力量子性の探索では、相対論的場の量子論に基づき、相対論的因果律と粒子生成が、量子的な観測精度と量子干渉性（またはその破れ）に対してどのような制限を与えるかを解析した。
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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
従来の予定どおり、ボトムアップおよびトップダウンの双方のアプローチから階層性問題の理解へ向けて、プランクスケールと電弱物理の関係を明らかにするための研究を着実に進めることができた。さらに量子センサーの原理を相対論的場の量子論に基づき考察することで、将来の重力の量子性検証へ向けた解析を行うこともできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、弦理論を用いた質量階層性の理解へ向けてさらに研究を進めるとともに、量子情報の観点を取り入れて、重力の量子性などの探索のための実験の理論的基礎を明らかにすることで、プランクスケールと電弱スケールの理解へ向けた研究を進める。特に超対称性の破れた弦理論の解析を新たに開発した部分モジュラー変換の手法を使って解析することと、相対論的場の量子論に基づく量子情報理論の構築と重力の量子性の解析を進めることで、プランクスケール物理の解明を目指す。
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