2022 Fiscal Year Research-status Report
ソリトン配位をプローブとした初期宇宙論および素粒子物理の新展開
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22K03615
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊部 昌宏 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (50599008)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 素粒子標準模型を超える物理 / 初期宇宙論 / 暗黒物質 / ソリトン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は初期宇宙での形成が期待される新たなソリトン配位の可能性およびこれまで見落とされてきたソリトン配位の現象論的特性を明らかにし、ソリトン配位を素粒子標準模型及び標準宇宙論の背後の理論に対するより有効なプローブにしていくことを目的としている。本年度の研究では暗黒光子に関連する新たなタイプのソリトン配位とそれが標準模型に及ぼす影響について議論した。暗黒光子はQEDの光子と運動項を通してわずかに混ざり合う質量を持ったスピン１の粒子であり、標準模型の様々な拡張に登場する。特に最近では宇宙論への応用が活発に議論されている。我々は、暗黒光子がSU(2)ゲージ対称性が U(1) 対称性に敗れ、さらにU(1)対称性がZ2対称性に自発的に破れることで生じる場合の模型を考察した。この模型では暗黒セクターにモノポールやモノポールが暗黒宇宙ひもに繋がったビーズ状のソリトン解が生じる。申請者の過去の研究で暗黒セクターに生じたビーズソリトンはQED電荷からはあたかもQEDの磁気モノポールが生じたように見える現象が起こることが示された。本年度の研究では暗黒セクターに磁気モノポールに加え(暗黒)電荷を持った磁気モノポール(ダイオン)が生じた場合にそれがどのような効果をQEDに及ぼすのかを解析した。さらに暗黒光子が光子の電磁場テンソルだけでなくその双対テンソルに混合した場合にどのような現象が生じるのかも解析した。その結果暗黒セクターのダイオンはQED電荷から見た場合 U(1) が破れた層では暗黒セクターのダイポールとほとんど違いが生じないことが示された。また暗黒光子が光子の双対テンソルに混合した場合暗黒セクターの磁気モノポールがQED側からは電荷が存在するように見えることを示した。特にその電荷は暗黒U(1)が自発的に破れてもスクリーンされないという特異な性質を持つことを明らかにした。
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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
本研究では (i) 宇宙ひもの時間発展に対する熱浴との相互作用による宇宙ひもの時間発展への影響 (ii) 宇宙ひもと軽いゲージ粒子が相互作用する場合における宇宙ひもの時間発展 (iii) 磁気モノポールと宇宙ひもが結合したビーズ配位のような新しいタイプのソリトン配位の可能性およびその時間発展を調べることを計画している。本年度の研究は(iii)の研究に該当しており、これまでに理解されていなかった暗黒セクターの磁気モノポールが暗黒光子がQED光子の双対テンソルと混合した場合の新奇現象の解明など様々な成果が得られた。また、(i), (ii) の研究に関する準備も順調に進んでおり、研究計画は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針としては宇宙ひもや本年度で得られた暗黒光子とQED光子が混合した場合のソリトン配位が初期宇宙に生じた場合にどのような時間発展をしていくかの研究を進めていくことを計画している。
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| Causes of Carryover |
本年度では当初計画していた宇宙ひもに関する数値計算よりも暗黒セクターの新たなソリトン解に関する理論的考察を優先して進めた。そのため計画していた計算機の購入を次年度以降に先送りすることにした。また、ソリトンに関する発表を行なった研究会にはオンラインで参加したため旅費の使用もなかった。次年度は対面の研究会が多く開催されることが期待されるためそれらの旅費にも使用することを予定している。
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