2021 年度研究成果報告書

ヒッグス粒子で探る新しい物理

研究課題

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研究課題/領域番号	17K05415
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	島根大学
研究代表者	波場直之島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (00293803)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2022-03-31
キーワード	ヒッグス / 標準模型を超える物理
研究成果の概要	ヒッグス粒子質量の値を手がかりにBSMを探究した。①ヒッグスポテンシャルがプランクスケールまで安定であるためには新粒子の導入が必要であることから、Left-Right対称模型やGUTを考え、新たなCPの破れや、相転移で生じる重力波の解析、陽子崩壊やレプトンフレーバー混合の予言をした。②古典的スケール不変性を持つ理論で、新しい強結合ゲージ理論からヒッグスポテンシャルが生じる模型を構築し、新粒子を予言した。③ヒッグス4点結合が消滅するスケールでSMが新しい理論に置き換わる可能性として、このスケールを余剰次元コンパクト化スケールとするゲージ・ヒッグス統合模型を構築し、新粒子の予言をした。
自由記述の分野	素粒子論
研究成果の学術的意義や社会的意義	将来実験でBSMのシグナルが発見された場合それがSMの謎の解決にどう結びつくか示した。例えば、K中間子崩壊のdirect CP violationの理論計算の進展や中性子電気双極子能率の探索によりBSMのシグナルが検知された場合、パリティの破れの起源に迫れることや、陽子崩壊観測やニュートリノ振動の精密測定から、どのようなGUTが電荷の量子化とニュートリノ微小質量を実現しているかヒントが得られることを示した。また、概要②,③の研究で予言された新粒子が発見された場合、ヒッグスポテンシャルの起源として「古典的スケール不変性＋強結合ダイナミクス」や、余剰次元理論といった可能性が示唆されることも示した。