2021 Fiscal Year Research-status Report
フレーバー物理におけるアノマリーから探る新物理の理論研究
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20K03947
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
戸部 和弘 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (20451510)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | フレーバー物理 / レプトクォーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年4月アメリカのFermilabのmuon g-2 collaborationが新しいミュー粒子異常磁気能率(muon g-2)測定の実験結果を、秋にはLHCb実験がb → s l+ l-の崩壊現象の新たな実験結果を公表した。いずれも、今まで報告されていた標準模型からのずれと同じ傾向を示す結果が公表され、やはりこれらは標準模型を超える理論の重要なヒントとなり得ることの期待がより強くなることとなった。
これら、ミュー粒子やB中間子の崩壊で報告されている標準模型からのずれを説明できる標準模型を超える理論として、本研究ではレプトクォーク模型を研究した。レプトクォークはレプトンとクォークと同時に相互作用できる新しいタイプの素粒子である。レプトクォークの中でも、特に、muon g-2に１ループレベルで大きな寄与を与えることが出来るS1レプトクォーク模型を考え、標準模型からのずれが報告されているB中間子崩壊にどれだけ影響しうるのかを解析した。今年度は、この模型で、b→c l ν 過程のR(D)およびR(D*)に影響するが、今まで詳しく調べていなかった湯川相互作用の寄与を調べた。この寄与はR(D*)のずれはあまり改良できないが、R(D)のずれを改良できることが知られていたが、この寄与を考えるときに、muon g-2やb → s μ μの崩壊過程にどのような影響があり得るかを詳しく解析した。b → c l νやb → s μ μの崩壊現象だけでなく、中性B中間子の混合やb → s ν ν、τ → μ γ などの崩壊現象、またLHC実験での直接検出からの制限などを考慮しても、O(1)の湯川結合があれば、報告されているb → s μ μでのずれを説明するまではいかないまでも、標準模型から大きなずれを生成する可能性があることがわかった。この結果は物理学会年次大会で発表した。
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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
昨年度に引き続きS1スカラーレプトクォーク模型を主に解析した。b → c τ νに効きうる、今まであまり考慮していなかった湯川相互作用の効果を解析したら、b → s μ μ過程への寄与も比較的大きくなり得る可能性がある、という予想外の結果が得られた。引き続き、muon g-2に大きな寄与を出す可能性のあるスカラーレプトクォーク(R2)のB中間子崩壊への影響や、B中間子崩壊に大きな寄与を出す可能性のあるベクターレプトクォーク（U1)のmuon g-2などへの影響など、さまざまなレプトクォーク模型の解析を注意深く行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今までに解析したことがない素粒子模型では、関連する現象の実験からの制限を注意深く全て考慮することが重要であるが、見落としがないかを注意する必要がある。そのため、良く調べられている他の異なった模型での解析が非常に有用になることがある。レプトクォーク模型と同様に興味深い可能性として重いゲージボソンを含むZ'模型の模型構築や模型の解析を、名古屋大学の大学院生の倉知祐也君と進め始めた。このよく調べられているZ'模型の現象をレプトクォーク模型の現象と比べることで、レプトクォーク模型とZ'模型での類似点あるいは相違点を明らかにし、アノマリーを説明する模型を如何に区別できるか、なども研究したい。
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| Causes of Carryover |
今年度も、新型コロナウィルス流行のため、旅費を使用することが出来なかった。次年度は新型コロナウィルスが落ちつくことを期待して、これを自分の旅費およびセミナースピーカーの旅費などとして使用したい。
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