2019 Fiscal Year Research-status Report
Strong dynamics as an origin of the light Higgs boson and phenomena beyond the standard model
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19K14714
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
柳生 慶 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30825097)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ヒッグス / 強結合 / CP対称性の破れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究のテーマである宇宙の未解決問題の一つに、物質・反物質（バリオン数）非対称性の問題がある。この問題を説明するための必要条件として、CP対称性の破れがある。素粒子の標準模型の枠内では、小林・益川行列に由来するCP対称性の破れが存在するが、その量は観測された宇宙のバリオン数を説明する上で十分ではないことが知られている。したがって、標準模型を超える新物理が必要とされる。先行研究において、標準模型のヒッグスセクターを拡張することにより、新たにCP対称性を破るパラメータを導入し、観測されたバリオン数を説明する試みは多くなされてきた。しかしながら、標準模型も含めて、このような（拡張された）ヒッグスセクターは単にエレメンタルなスカラー場を導入することによって得られるものであり、ゲージ原理に類するような基本原理に基づくものではない。
本研究では、CP対称性の破れを伴うヒッグスポテンシャルおよび湯川相互作用が、テラスケールに現れる強結合理論に由来して力学的に現れる可能性に注目する。これは、パイ中間子の理論が、SU(３)カラー対称性に基づくゲージ理論から有効理論として上手く導かれる事実をヒッグスセクターに応用する一つの試みであるといえる。具体的には、強結合セクターにおいて、大局的対称性SO(6)がその部分群SO(4)×SO(2)に自発的に破れることを仮定し、低エネルギーに擬南部・ゴールドストンボソンとしてヒッグス２重項場２個が現れるシナリオに注目する。一年目の研究成果の概要として、まずCP対称性の破れを含む強結合セクターの最小ラグランジアンを一般的に書き下し、その低エネルギー有効理論（ヒッグスポテンシャルと湯川相互作用）における効果を解析的に導くことに成功した。
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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
現在までのところ特に大きな問題もなく、研究計画に従って理論計算、数値シミュレーションを実施している。
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| Strategy for Future Research Activity |
低エネルギーにおける予言量を具体的に計算するための数値プログラムを作成する。CPの破れを含む強結合セクターのパラメータをインプットすることで、ヒッグスポテンシャルや湯川相互作用への予言（ヒッグスボソン質量、トップクォーク質量、スカラー場の混合角、結合定数など）を出力できるようにプログラムをデザインする。ここで、既に実験で測定されている量（ヒッグスボソン質量、トップクォーク質量）が再現されるようなパラメータのみを抽出できるように設定する。さらに、既存実験データからの制限として、電弱精密測定量、電気双極子モーメント、LHC実験におけるヒッグスボソンの信号強度などを考慮し、可能なパラメータ領域を絞り込む。これらの制限を満たすインプットパラメータの下で、上記の予言量の間の相関を調べる。特に強結合セクターにおいて導入されるCP位相がゼロでないときに、低エネルギーにおける予言量に現れる影響を明らかにする。また、予言されるシナリオ（付加的なヒッグスボソンの質量スペクトルや湯川相互作用に現れるCP位相など）を将来の高輝度LHC実験や国際線形加速器実験で現象論的に検証する可能性も明らかにする。同様の解析を、異なる大局的対称性の破れのパターンを持つ理論や、同じSO(6)→SO(4)×SO(2)対称性への破れを持つ理論でも、非最小の強結合セクターのラグランジアンが与えられる場合においても系統的に適用し、具体的な違いを調べ上げる。さらに次の大きなステップとして、上記のシナリオにおいてバリオン数の定量的な見積もりを行い、現在観測されているバリオン数の非対称性が説明可能性を明らかにする。
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