| 研究課題/領域番号 |
21J01070
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
長井 遼 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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| キーワード | 電弱対称性の破れ / ヒッグス物理 / 低エネルギー有効理論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強結合ヒッグス模型は、強結合理論の動力学によって電弱対称性の破れを自然に説明する有力な新理論のひとつである。強結合ヒッグス模型では、ヒッグス粒子は複合粒子とみなされるため、素粒子標準模型が予言するヒッグス粒子とは異なる性質を持つことが予言される。そこで本研究では、次世代加速器実験によるヒッグスセクターの精密測定に備え、強結合ヒッグス模型が予言するヒッグス物理における量子効果を評価する。その際、強結合ヒッグス模型が一般に予言する、“新たな複合粒子” による量子効果も系統的に取り入れる。
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| 研究実績の概要 |
強結合理論では、結合定数による摂動展開が正当化されず、散乱振幅を計算する際に注意が必要となる。本研究では、適切な計算方法に基づき、強結合理論が予言する新物理現象を解析した。
第一論文では、具体的な複合ヒッグス模型に着目し、この模型で予言されるCP対称性の破れを評価した。複合ヒッグス模型では、標準模型粒子と新複合粒子が混合し、その混合行列の複素成分からCPの破れを生み出す。本研究では、適切な有効理論の方法に基づき、そのCPの破れの度合いを数値評価した。その結果、複合ヒッグス模型では、ヒッグスポテンシャルとトップ湯川結合のCPの破れの大きさとの間に非自明な相関があることがわかった。
続いて、新粒子の量子効果による「ノンデカップリング効果」を大きく予言する拡張ヒッグス模型を念頭に置き、それらの低エネルギー有効理論の定式化の研究、およびその現象論の研究を行った。特に、ヒッグス粒子の自己結合に現れるノンデカップリング効果に着目し、その効果を一般的に記述する有効演算子を提案した。さらにこの有効理論の真空の安定性や摂動論的ユニタリティを解析することにより、ヒッグス結合のずれと新物理スケールとの間に非自明な相関関係があることを示した。続く第三論文では、この有効理論に有限温度効果を取り入れ、電弱相転移と、そこから予言される重力波の解析を行った。その結果、ノンデカップリング効果が強い一次電弱相転移を実現するために重要であり、かつ将来の重力派干渉計で観測可能な重力波スペクトルを予言することが明らかとなった。また、そのようなパラメータ領域では同時に、大きなヒッグス自己結合のずれを予言し、将来加速器による検証の可能性も示した。このような発見は、これまで個々の新物理模型の解析を通じて指摘されていたが、今回、有効理論という、模型の詳細によらない一般的な立場からこのような知見を得ることができたことが新しい。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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