2022 Fiscal Year Research-status Report
Determining the structure of the Higgs sector by precisely evaluating constraints of perturbative unitarity
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20K14474
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
菊地 真吏子 日本大学, 工学部, 助教 (20824642)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ヒッグスポテンシャル / 付加的ヒッグスボソン / 量子効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度は、有力な拡張ヒッグスモデルのすべての付加的ヒッグス粒子（CP対称性偶のヒッグス粒子、CP対称性奇のヒッグス粒子、荷電ヒッグス粒子）のすべての崩壊モードを電弱量子補正とQCD補正の効果を含めて理論計算し、その数値計算のプログラム群を作成する工程を行った。対象としたモデルは、アイソスピン２重項スカラー場２つで構成されるモデル「Two Higgs doublet model (THDM)」、付加的離散対称性について奇電荷を持つ２重項スカラー場１つが追加されているモデル「Inert Doublet model(IDM)」、アイソスピン１重項スカラー場が１つ追加されているモデル「Higgs Singlet model (HSM)」である。特にスカラー粒子が２つのスカラー粒子に崩壊する過程では、３種類の繰り込みスキームでの計算を取り入れ解析的公式を導出し、数値計算コードに組み込んだ。また、IDMは最も軽い離散対称性奇のスカラー粒子が暗黒物質候補になり得るため、発見された125GeVヒッグス粒子がその暗黒物質候補に崩壊する過程（invisible崩壊）についても計算した。また、すべてのモデルの解析において理論的制限（摂動ユニタリティ、真空安定性からの制限）を評価できるようにプログラムを作成した。プログラム群については令和５年度中に完成させ、素粒子物理学のコミュニティに向けて公開予定である。本研究の段階的な結果について、日本物理学会2022年秋季大会、国際会議「Physics in LHC and Beyond」にて成果発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和4年度は、有力な拡張ヒッグスモデルのすべての付加的ヒッグスボソンのすべての崩壊モードを電弱量子補正とQCD補正の効果を含めて理論計算し、その数値計算のプログラム群を作成した。当初は繰り込み計算において先行研究の計算スキームを採用する予定であったが、複数の繰り込みスキームが考えられることに注目し、新しい繰り込みスキームでの計算を追加した。複数の計算スキームの結果を比較できるという点でプログラム群は当初予定されていたものから改良されたが、研究の工程としてはやや遅れることとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和４年度から行っている付加的ヒッグス粒子の崩壊分岐比計算プログラム群を完成させ、素粒子物理学研究分野のコミュニティに向けて公開する。また、そのプログラム群のマニュアル論文を執筆する。完成したプログラム群を用いて、先行研究（Nuclear Physics B 966 (2021) 115375）で解析している高輝度LHC実験での付加的ヒッグス粒子の探索領域を、電弱量子補正とQCD補正を含めて再評価する。その際、LHC実験やフレーバー実験の最新結果からの制限も考慮する。THDMだけではなく、HSM、IDMでも同様に付加的ヒッグス粒子の高輝度LHCでの探索領域を解析し、それらの結果を論文にまとめる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症感染拡大防止に伴う措置により、国際会議や学会がオンライン開催になったため、次年度使用額が発生した。
次年度は令和5年度助成額と合わせて、研究打ち合わせのための国内出張（大阪大学、高エネルギー加速器研究機構など）（80,000円×5回=400,000円）、研究発表のための国内学会・研究会への参加（100,000円×2回=200,000）、研究発表のための欧州国際会議への参加（500,000円×1回=500,000円）で、出張費におおよそ1100,000円使用する。物品購入は、数値計算グラフ作成ソフト（300,000円）、その他（書籍、研究資料印刷のためのトナー）（100,000円）、 を計画している。
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