2015 Fiscal Year Research-status Report
連続的R対称性をもつ超対称模型によるヒッグス粒子と暗黒物質の研究
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26400243
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
中野 博章 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60262424)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬戸 治 北海学園大学, 工学部, 准教授 (40547741)
谷本 盛光 新潟大学, 自然科学系, フェロー (90108366)
山下 敏史 愛知医科大学, 医学部, 講師 (90622671)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 素粒子論 / 超対称性 / ヒッグス粒子 / 暗黒物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画は、Dirac型ゲージノを含む連続的R対称性をもつ最小超対称模型（最小R超対称模型）に、一重項場を追加してヒッグスセクタを拡張した模型を取り上げ、ヒッグス粒子の質量として125GeVが再現できることを示し、さらに、ヒッグス崩壊過程や暗黒物質の探索を通じた検証可能性を探るものである。初年度である平成26年度は、１ループ近似のくりこみ群を用いた予備的解析を行い、一重項場や随伴表現場とヒッグス場の間の湯川結合定数が統一スケールまで強結合にならない条件から、一重項場の低エネルギー湯川結合定数の上限を評価した。
二年目にあたる平成27年度は、２ループ近似のくりこみ群を用いて、ゲージ大統一と整合する質量スペクトルの場合に、一重項場の低エネルギー湯川結合定数およびヒッグス質量の上限を精密に計算した。またその際、ゲージ結合定数のくりこみ群的解析におけるゲージノの質量閾値補正の取扱いに関する簡便公式を見出した。さらに、軽い複素スカラー場（擬モジュライ）が標準模型と結合する場合にヒッグス質量の上限が下がる効果を評価し、本模型では高々数％以下であることを確認した。一方、ヒッグス粒子の擬モジュライ二体への結合が抑制される理由を明確にし、ヒッグス粒子の不可視崩壊幅からの制限を解解析した。特に、先行研究の予想とは異なり、ヒグシーノ質量が大きい場合に許容領域が存在することを指摘し、今後の実験計画での検証可能性を検討した。以上の結果は、論文にまとめて発表した。
暗黒物質については、1GeVより軽い質量領域のグラビティーノまたは擬ゴールドスティーノが熱平衡を通じて生成される場合を検討し、暗黒物質の残存量を再現するための課題を考察した。
上記のほか、Diracゲージノ質量項の起源を与える強結合模型を高次元模型から再解釈する可能性や、中間スケールのDiracゲージノ模型を検討した。
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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
一重項場を含めて拡張した連続的R対称模型において、ヒッグス質量の上限に対する前年度の予備的成果（超対称粒子が縮退する場合）を発展させるため、ゲージ結合定数の大統一の条件を２ループ近似のくりこみ群方程式で解析し、大統一と整合する超対称粒子の質量スペクトルの例を複数同定した。それを踏まえて、ヒッグス質量の上限を２ループ近似のくりこみ群方程式で計算し、超対称粒子の質量スケールおよび大統一スケールの依存性も含めて求めることが出来た。また、ヒッグス粒子から軽い擬モジュライスカラー粒子への崩壊幅の計算を精密化し、三点結合が小さくなる理由について理解を深めることができた。以上の結果は論文に発表した。
暗黒物質については、依然検討中である。現在までのところ、1GeVより軽い質量領域のグラビティーノまたは擬ゴールドスティーノが熱平衡を通じて生成される場合を検討し、暗黒物質の残存量を再現するための課題を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒッグス質量については、一定の成果が得られているが、残された課題として、本計画で着目している一重項場とヒッグス場の間の一重項湯川結合定数に加えて、随伴表現場とヒッグス場の間の随伴湯川結合定数が無視できない場合への拡張がある。特に、別グループの解析によれば、随伴湯川結合のみでヒッグス質量を再現可能とする指摘もあり、両者の関係を明らかにする必要がある。そのための予備的結果は得ており、これを発展させる。
また、暗黒物質の残存量を再現できるパラメータ領域を探索するため、1GeVより重い質量領域のグラビティーノまたは擬ゴールドスティーノが散乱を通じて生成される場合を検討する。
上記のほか、Diracゲージノ質量項の起源を強結合模型の混合量子異常項から説明する可能性が最近指摘されており、これを高次元模型から再解釈する可能性を追求する。これは、低エネルギーで一重項を含む連続的R超対称模型を含む大統一理論の構成に道を拓くものと期待される。その過程で、低エネルギーの超ポテンシャルに特定の相互作用項が存在しない理由やスケール階層性の起源を解明することを目指す。
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| Causes of Carryover |
備品としてPCおよび計算ソフトを購入予定であったが、暗黒物質の本格的な計算が次年度に持ち越しになった。また、２月に分担者と研究打合せを行う予定であったが、日程の調整ができず、次年度前半に延期になったため旅費を繰り越すことになった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
購入予定であった備品（PC）を早期に購入する。また、年度前半に分担者との研究打合せを実施する。
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