2023 Fiscal Year Research-status Report
標準理論の起源の探究に基づく標準理論の背後と彼方にある物理法則の解明
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22K03632
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
川村 嘉春 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (10224859)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 湯川結合 / 質量階層性 / フレーバー混合 / 創発性 / 沼地予想 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
素粒子の標準理論を超える理論を探究するために、標準理論の謎に着目することが常套手段である。
本研究では、「クォークの質量較差の起源は何か？」と「クォークのフレーバー混合の起源は何か？」に着目し、「創発性の提案（Emergence Proposal）」に基づいて、クォークの質量較差やフレーバー混合が説明できるかどうか調べた。ここで、創発性の提案とは「沼地予想」の1つで、「量子重力が支配的となる高エネルギー領域において、軽い粒子（標準理論のクォークやレプトンやゲージ粒子）は運動項をもたないが、重い粒子の寄与により、低エネルギー領域で軽い粒子の運動項が生成される。」という予想である。
本研究で得られた結果として、高エネルギーでクォークが「正準型の湯川相互作用項」を有し、「運動項」をもたないような作用積分から出発して、カルーツァ・クライン粒子とよばれる重い粒子たちによる量子補正を取り込むことにより、クォークが低エネルギー領域で非正準型の運動項をもつことがわかった。ここで、正準型の湯川相互作用項とは、湯川結合行列が単位行列であるような特殊な形のもので、運動項が存在しない場合は、クォーク場の再定義により実現される。そして、クォーク場にさらなる再定義を施すことにより、生成された非正準型の運動項を正準型に変えることができて、それに伴い正準型の湯川相互作用項が現実的な質量較差とフレーバー混合を有する形に変わることがわかった。この機構において、クォーク間の大きな質量較差はカルーツァ・クライン粒子間の比較的小さな質量較差に起因することが示された。また、このような特徴はレプトンセクターにも存在する可能性があり、レプトンの関するフレーバー構造の理解にも役立つと考えられる。
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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
研究実績の概要で述べた内容を含む学術論文を作成し、学術雑誌に掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、素粒子の標準理論の枠組みの起源（基本粒子の起源、電弱対称性とその破れの起源、湯川相互作用の起源、ゲージ相互作用の起源、運動項の起源など）を探究する。具体的には、超弦理論から導かれる4次元弦模型や沼地予想などから得られる知見をヒントにして、標準理論の謎の解明に挑む。
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