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アノマリーで探る一様磁場中のT^2/Z_Nオービフォールドモデルの世代数構造

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2238
補助金の研究課題番号 21J20739 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
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
研究機関神戸大学

研究代表者

竹内 万記  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードオービフォールド / 指数定理 / 余剰次元 / 世代数問題
研究開始時の研究の概要

標準模型の謎の一つとして、なぜクォーク・レプトンは電荷、スピン量子数が全く同じで質量のみが異なるコピーが3つ存在するのか?という世代数問題がある。標準模型ではこの世代数を説明することはできない。一方で、余剰次元を持つ高次元理論においては、余剰次元の幾何学的な量であるトポロジカル不変量によって世代数が決定される。しかし、世代数を3世代に制限するようなトポロジカル不変量を決定する機構は未だ見つかっていない。そこで本研究では、トポロジカル不変量の決定機構を探索し、世代数が何によって決定されるのかを検証する。

研究実績の概要

2021年度は一様磁場のかかったT^2/Z_2オービフォールド模型における世代数構造(Atiyah-Singerの指数定理)を明らかにした。トレース公式を用いて指数(世代数)を具体的に計算することにより、具体的表式を求めた。2022年度は一様磁場のかかったT^2/Z_N(N=2,3,4,6)オービフォールド模型における世代数構造の導出を2通りの方法で行なった。一つ目の方法は2021年度にT^2/Z_2オービフォールド模型における証明で用いた方法と同様の方法で、N=3,4,6の場合に指数(世代数)をトレース公式により具体的に計算することによって求めた。二つ目の方法は、オービフォールド模型に存在する固定点を除去し、滑らかな多様体(blow-up多様体)を構成することにより、Atiyah-Singerの指数定理を直接適用し求めた。オービフォールド模型は固定点を持ち、固定点が特異点であるためにその世代数構造の解析が困難であった。そこで、オービフォールドの固定点周りを切り取り、その切り取り口に合わせて、切り取った部分と同じトポロジカル(位相的)な情報を持つ、一様磁場のかかった球の一部を埋め込んだ。これにより、特異点による穴が塞がり、滑らかなblow-up多様体を構成できる。blow-up多様体構成の際に重要な点は、オービフォールド模型が持つトポロジカルな情報を保ったまま、接続をすることだ。この方法によって得られた結果は一つ目の方法による結果と一致している。2023年度は、ある余剰次元模型において世代数がどのように制限されるかを調べた。結果として、tadpole cancellation conditionによって世代数の上限が与えられることを示した。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Scuola Normale Superiore(イタリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Scuola Normale Superiore(イタリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Upper bound on the Atiyah-Singer index from tadpole cancellation2024

    • 著者名/発表者名
      Ishiguro Keiya、Kai Takafumi、Nishimura Satsuki、Otsuka Hajime、Takeuchi Maki
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2024 号: 1 ページ: 200-200

    • DOI

      10.1007/jhep01(2024)200

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-generation solutions of equations of motion in heterotic supergravity2023

    • 著者名/発表者名
      M.Takeuchi, T.Tsuyuki, H.Uchida
    • 雑誌名

      -

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Index and winding numbers on T^2/Z_N orbifolds with magnetic flux2023

    • 著者名/発表者名
      Imai Hiroki、Sakamoto Makoto、Takeuchi Maki、Tatsuta Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Nuclear Physics B

      巻: 990 ページ: 116189-116189

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysb.2023.116189

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Index theorem on magnetized blow-up manifold of T^2/Z_N2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Tatsuo、Otsuka Hajime、Sakamoto Makoto、Takeuchi Maki、Tatsuta Yoshiyuki、Uchida Hikaru
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 号: 7 ページ: 075032-075032

    • DOI

      10.1103/physrevd.107.075032

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Swampland Bounds on Magnetized Torus2023

    • 著者名/発表者名
      Maki Takeuchi
    • 学会等名
      KEK Theory Workshop 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-generation solutions of equations of motion in heterotic supergravity2023

    • 著者名/発表者名
      Maki Takeuchi
    • 学会等名
      Aso Workshop on Particle Physics and Cosmology 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Blow-up of magnetized and index theorem2023

    • 著者名/発表者名
      Maki Takeuchi
    • 学会等名
      String phenomenology 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一様磁場のかかったT^2/Z_Nオービフォールドのblow-upと指数定理2023

    • 著者名/発表者名
      竹内万記
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Blow-up of magnetized T^2/Z_2 and index theorem2022

    • 著者名/発表者名
      竹内万記
    • 学会等名
      Summer Institute 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Index theorem on T^2/Z_N orbifold with magnetic flux2022

    • 著者名/発表者名
      竹内万記
    • 学会等名
      Corfu Summer Institute 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Blow-up of magnetized T^2/Z_2 and index theorem2022

    • 著者名/発表者名
      竹内万記
    • 学会等名
      Kobe Workshop on Cosmology and Fundamental Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Blow-up of magnetized T^2/Z_2 and index theorem2022

    • 著者名/発表者名
      竹内万記
    • 学会等名
      場の理論と弦理論2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Proof of index theorem on T^2/Z_2 orbifold with magnetic flux2021

    • 著者名/発表者名
      竹内 万記
    • 学会等名
      String and fields
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一様磁場のかかったT^2/Z_2オービフォールド模型における指数定理2021

    • 著者名/発表者名
      竹内 万記
    • 学会等名
      原子核三者若手夏の学校
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 一様磁場のかかったT^2/Z_2オービフォールド模型における指数定理2021

    • 著者名/発表者名
      竹内 万記
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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