2021 Fiscal Year Research-status Report
Study of top quark physics based on the effective field theory as a window to new physics beyond the standard model
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21K03583
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
大熊 一正 岡山理科大学, 基盤教育センター, 教授 (80367507)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 桂子 岡山理科大学, 理学部, 講師 (90707986)
植田 高寛 成蹊大学, 理工学部, 助教 (50469871)
馬渡 健太郎 岩手大学, 教育学部, 准教授 (90814096)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | トップクォーク / 有効場の理論 / FCNC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子－陽電子を重心系エネルギー250GeVで衝突させる実験である国際リニアコライダー（ILC250）を想定し，トップクォークが単生成される過程から，標準模型を超える物理探索の可能性を有効場の理論の基づいて探っている．
トップクォークの質量は，175GeV程あり，現在発見されている素粒子としては，最も重く，その性質は，他のクォークほど調査されていない．そして，今日まで，ハドロンコライダーであるTevatron及びのLarge Hadron Colliderでその性質が調査されてきた．そして，レプトンコライダーであるILCでのさらなる精査が期待されていた．しかしながら，ILCは，250GeVで実験を開始する予定となり，当初期待されていたトップクォーク対生成によって，トップクォークを大量生成させて行う調査は，当面断念せざるを得ない状況となった．
その一方で，エネルギー的に１つのトップクォークなら，ILC250でも生成可能である．特に，電子－陽電子の対消滅からのトップクォーク単生成は，標準模型では強く制限されているFlavor Changing Neutral Current（FCNC）の存在に敏感であり，FCNCの観測自体が，標準模型を超える物理の直接測定となる．そこで，本年度は，ILC250GeVにおいては，標準模型を超える物理の背景事象となる標準模型の枠組みによるトップクォーク単生成の観測可能性を吟味した．結果として，数イベントは，標準模型の枠組みでも観測される可能性があり，FCNCからのトップクォーク単生成と区別する方法を探る必要があることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画当初は，ILC250GeVにおける標準模型の枠組みにおけるトップクォーク単生成は，無視して扱っても問題ないと考えていた．しかしながら，文献調査の過程で，ILCの高輝度ルミノシティを考慮した場合，標準模型によるトップクォーク単生成が，安全に無視できるかどうかは確認すべきであろうとの判断に至り，調査を実施した．このため，やや研究が遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
計画当初は，想定していなかったILC250GeVでの標準模型の枠組みによるトップクォーク単生成の解析に際し，シミュレーションソフトであるMadGraphを利用した．そこで，標準模型を超える枠組みとして，有効場の理論に基いて導出されるトップクォーク－チャーム（もしくは，アップ）クォーク－Zボソンの有効相互作用への制限とその制限下でのILC250GeVにおける観測可能性もしくは，制限強化について，MadGraphを利用して，解析を進める．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため学会がオンライン開催となったり，知的情報提供を目的に実施したセミナーもオンライで実施したりしたため，交通費の支出が少なくなった．
今後，残額の交通費は，コロナ禍の状況を踏まえて適切に使用するが，無理に支出せず，最終年度まで繰越し，残った場合は，返納する．
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