| 研究課題/領域番号 |
21K03572
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
久野 純治 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (60300670)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 強いCP問題 / 宇宙暗黒物質 / CP対称性の破れ / 強いCPの破れ / 電気双極子能率 / フレーバーの物理 / 標準模型を超える物理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物質場の持つ世代という構造に着目し、より高いエネルギースケールやより弱い相互作用に感度を持つ電子や中性子の電気双極子能率(EDM)、μ→eγと言った荷電レプトンフレーバー数秘保存(LFV)過程といったフレーバーの物理を通して、標準模型を超える物理 の糸口を探るための理論を整備することを目的とする。特に、ニュートリノ質量の起源、強いCPの破れの問題、3世代構造という標準模型の持つパズルに対して、「もう一つの可能性」としての輻射シーソー模型、左右対称模型、ベクター的フェルミオン導入による世代の拡張などに焦点を当て、その検証の可能性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
QCDにおいて、θ項は次元4のT-odd 、P-oddな演算子で、自然にはO(1)の係数(θパラメータ)を持つことが期待される。一方で、中性子電気双極子能率が実験的に観測されていないことからθパラメータは10^(-10)より小さいということがわかっている。この自然さの問題は強いCP問題と呼ばれ、素粒子標準模型の枠組みでは解けない謎である。この問題を解く提案として、高エネルギーではCP対称性やP対称性が実現されている模型が提案されている。これらの対称性は自発的に破れている必要があることから、それらの模型では、古典的にθパラメータがゼロでも量子的に生成され、模型の検証のためにはθパラメータを正しく評価する必要がある。これまで、カラーをもつフェルミオンの質量への量子補正を通して、θパラメータへの量子補正を評価するという簡便法が用いられてきたが、我々はその方法では計算できない場合があることをFock-Shwingerゲージ法を用いて選考研究で明らかにした。そこで、CP対称性を破る湯川相互作用を導入したスカラー・フェルミオンの模型を導入し、Fock-Shwingerゲージ法で具体的に評価した。結果は有効理論と無矛盾の結果である一方、でスカラーとフェルミオンの質量の間が階層的でない場合には、フェルミオンの質量への量子補正による簡便法では記述できない寄与がO(1)で現れることを示した。
GeV以下の質量をもつ複素ベクター粒子が宇宙の暗黒物質である場合に着目、その複素ベクター粒子が電荷を持たない一方で電磁場と多重極子相互作用を持つ場合の観測的な制限（天体の冷却化、元素合成など）を導くとともに、模型の構築を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
強いCP問題の解として提案されているアイデアはアクシオンを予言するPeccei-Quinn機構があり、超対称模型などを考える際には強いCP問題の解としてPeccei-Quinn機構は有望である。一方で大域的対称性を課すことから量子重力とは相性が悪いことが指摘されている。左右対称模型やNelson-Barr模型のような拡張されたP対称性やCP対称性を導入することは、これまであまり検討がされてこなかった「もう１つの可能性」である。これらの理論で量子的に生成されるθパラメータを正確に予言できることは模型の実験的な検証にとても重要であり、その方法に道筋が立ったことは大きな進歩だと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
θパラメータへの量子補正の具体的な計算方法がわかった。CP対称性を破る湯川相互作用を導入したスカラー・フェルミオンの模型では２ループレベルでθパラメータが生成されたが、強いCP問題を解決する左右対称模型やNelson-Barr模型ではθパラメータは３ループレベル以上のダイアグラムから生成される。今後はそういった高次のループダイアグラムの寄与を如何にして信頼性を持って計算をするかを明らかにする必要がある。
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