素粒子の構造および相互作用の研究

1991 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 02045009
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 大学協力
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 猪木 慶治 東京大学, 理学部, 教授 (20011497)
• 研究分担者: ZWIRNER Fabi 欧州原子核研究機構, 理論部, 教授 ; ALVAREZーGAUM ルイス 欧州原子核研究機構, 理論部, 教授 ; VENEZIANO Ga 欧州原子核研究機構, 理論部, 教授 ; ELLIS John 欧州原子核研究機構, 理論部, 主任教授 ; 加藤 晃史 東京大学, 理学部, 助手 (10211848) ; 小川 格 東京大学, 理学部, 助手 (90194430) ; 川合 光 東京大学, 理学部, 助教授 (80211176) ; 風間 洋一 東京大学, 教養学部, 助教授 (60144317) ; 江口 徹 東京大学, 理学部, 教授 (20151970)
• 研究期間 (年度): 1990 – 1991
• キーワード: ヒッグス粒子 / 標準模型 / 自発的対称性の破れ / 超対称性 / ブラックホ-ル / 位相的場の理論 / 超共形代数 / 2次元重力

研究概要

1.現在、素粒子物理学の中で最も重要な課題の一つに電弱相互作用の自発的対称性の破れの起源という問題がある。標準模型においてはSU(2)×U(1)ゲ-ジ対称性の破れは、素のヒッグス場によって起こるとされているが、本当に正しいかどうかの実験的な確証は得られていない。ゲ-ジ対称性の破れを調べるための鍵として、W_LW_L散乱(W_Lは縦波のW)の研究が重要と考えられる。それは高エネルギ-(E≫m_W)においては、W_Lが等価定理によって南部ーコ-ルドスト-ン(NG)ボソンのようにふるまうからである。標準模型においてはヒッグスの自己結合定数はヒッグス質量の2乗に比例するのでヒッグス粒子が1TeV以下に存在しなければ摂動論は適用できない。
猪木は日笠(KEK)と協力して、W_LW_L散乱の分部波振巾を、ヒッグス粒子ドミナンスと破れたカイラル対称性に基づく低エネルギ-定理という一般的要請をつかって、ユニタリティ-を満たすように決定した。すなわち、W_LW_L散乱においてtー、uーチャネルにヒッグス粒子を交換することによってsーチャネルに同じ量子数をもったヒッグス粒子があらわれるという要請をおき、低エネルギ-定理をつかって、I=J=0振巾をヒッグス粒子の自己結合定数λのみであらわすことができた。そしてλ→小のときは標準模型に一致し、λ→大になると標準模型からのずれが大きくなることが分かった。このような理論的予測をLHC/SSC、更にはJLC等の加速器で調べることにより、標準模型をこえた理論をさぐるための突破口としたい。
2.LEPの実験結果は、超対称性を持った理論が統一理論の候補として有望であることを示唆しているが、これまでの超対称理論の予言は、摂動の最低次の計算に基づいていた。Zwirner等は近似を進めて中性Higgs粒子の質量および混合角を1ーloopでのふく射補正まで計算し、LEP IおよびLEP IIでのHiggs粒子生成の可能性を分析した。
3.Wittenは昨年度、2次元のブラックホ-ルのモデルが可解な共形場の理論の一種で記述される事を示した。こうして得られる2次元のブラックホ-ルは、中心にある特異点においても理論は整合的で破綻せず、特異点と事象の地平線を入れかえるduality変換をもつ、という特有の性質をもっている。2次元ブラックホ-ルを記述するゲ-ジ化されたWessーZuminoーWitten模型は、特異点付近で平坦なU(1)ゲ-ジ場を記述する位相的場の理論に近づく。江口はこの事情をより詳しくみるためにWessーZuminoーWitten模型を超対称化し、これを更にtwistして位相的場の理論を作りその性質を調べた。位相的場の理論はBRS不変性をもつために、経路積分がBRS変換の固定点からの寄与で支配される。ブラックホ-ルのモデルでBRS変換の固定点は中心の特異点に一致する。従って時空の特異点が位相的場の理論で書き表される事がわかった。
4.Wittenによって始められた位相的な場の理論は、多様体の位相的構造を調べるための新しい強力な手段であるにとどまらず、2次元量子重力理論が共形不変性を持った位相的な場の理論とみなしうるという発見にともない、物理理論としても非常に重要な性格をおびてきている。通常位相的共形不変理論は、風間・鈴木モデルを代表とするN=2超共形不変理論から江口・梁のtwistingによってえられる。風間は最近、位相的共形代数の一般的構造を調べることにより、今まで知られていなかった新しい位相共形代数を見いだし、位相共形代数の枠を広げた。さらにこの代数が隠れたN=1超共形対称性をもった理論のtwistingにより得られることも示した。
5.川合は福間(東大)、中山(KEK)と協力して2次元の重力理論を連続極限として持つようなランダム面の理論を考え、その母関数が満たすべきSchwingerーDyson方程式を調べた。その結果、2次元量子重力や紐の理論の背後にはW_∞という大きな対称性が隠されており、その帰結として、SchwingerーDyson方程式がVirasoro代数やW代数の形式的真空条件として統一的に記述されることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] K.Hikasa: "Strongly Interacting WW Sector with a Scalar Resonance" Phys.Lett.B261. 285-288 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Igi: "Strongly Interacting Higgs Sector" Proceedings of the XXVI th Rencontre de Moriond. 155-160 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Igi: "Strongly Interacting Higgs Sector with a Scalar Resonance" Proceeding of the Electroweak Symmetry Breaking.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Eguchi: "Hidden Fermionic Symmetry in Conformal Topological Field Theories" Communications in Mathematical Physics. 140. 159-168 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Eguchi: "Topological Field Theories and the Space-Time Singularity" Modern Physics Letters. A7. 85-91 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Kazama: "Novel Topological Conformal Algebras" Modern Physics Letters. A6. 1321-1332 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Fukuma: "Continuum Schwinger-Dyson Equations and Universal Structures in Two-Dimensional Quantum Gravity" International Journal of Modern Physics A. 6. 1385-1406 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Fukuma: "Infinite Dimensional Grassmannian Structure of Two-Dimensional Quantum Gravity" Comm.Math.Physics. 143. 371-403 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Fukuma: "Eplicit Solution for p-q Duality in Two-Dimensional Quantum Gravity" Comm.Math.Physics.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Kawai: "Quantum Gravity and Random Surfaces" Nucl.Phys.B.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Ferrara: "Duality Invariant Partition Functions and Automorphic Superpotentials for (2,2) String Compactifications" Nuclear Physics. B365. 431-466 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] J.Ellis: "On radiative corrections to supersymmetric Higgs boson masses and their implications for LEP Searches" Physics Letters. B262. 477-484 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] I.Antoniadis: "String threshold corrections and flipped SU(5)" Physics Letters. B268. 188-196 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K. Hikasa: "Strongly Interacting WW Sector with a Scalar Resonance" Phys. Lett.B261. 285-288 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Igi: "Strongly Interacting Higgs Sector" Proceedings of the XXVI th Rencontre de Moriond. 155-160 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Igi: "Strongly Interacting Higgs Sector with a Scalar Resonance" Proceedings of the Electroweak Symmetry Breaking.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Eguchi: "Hidden Fermionic Symmetry in Conformal Topological Field Theories" Communications in Mathematical Physics. 140. 159-168 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Eguchi: "Topological Field Theories and the Space-Time Singularity" Modern Physics Letters. A7. 85-91 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Kazama: "Novel Topological conformal Algebras" Modern Physics Letters. A6. 1321-1332 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M. Fukuma: "Continuum Schwinger-Dyson Equations and University Structures in Two-Dimensional Quantum Gravity" International Journal of Modern Physics A. 6. 1385-1406 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M. Fukuma: "Infinite Dimensional Grassmannian Structure of Two-Dimensional Quantum Gravity" Comm. Math. Physics. 143. 371-403 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M. Fukuma: "Eplicit Solution for p-q Duality in Two-Dimensional Quantum Gravity" Comm. Math. Physics.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Kawai: "Quantum Gravity and Random Surfaces" Nucl. Phys. B.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S. Ferrara: "Duality Invariant Partition Functions and Automorphic Superpotentials for (2, 2) String Compactifications" Nuclear Physics. B365. 431-466 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J. Ellis: "On radioative corrections to supersymmetric Higgs boson masses and their implications for LEP Searches" Physics Letters. B262. 477-484 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] I. Antoniadis: "String threshold corrections and flipped SU(5)" Physics Letters. B268. 188-196 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より