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超弦理論の有効理論に普遍的に現れるアクシオン場の素粒子現象論を研究することで、超弦理論特有の性質に注目した現象論的考察を行うことを目標としていた。特に、本研究で対象とする余剰次元空間の計量に由来するアクシオン場は、ゲージ場との結合だけでなく、素粒子間の湯川結合を通じて素粒子と結合し、湯川結合のCP位相を決定する特徴がある。
今年度は、アクシオン場の期待値がもたらすCP対称性の破れを検証するにあたり、宇宙論観測で示唆されているバリオン数非対称性に注目した。バリオン数非対称性の有力な機構であるアフレックダイン機構において、アクシオン場が力学的に変動する場合を考慮し、バリオン数生成量を再評価した。その結果、超対称DFSZ模型においては、宇宙論観測で制限されているアクシオン場の揺らぎが抑えられると同時に、アクシオン場が暗黒物質の候補になり、宇宙論観測と整合するバリオン数非対称性が生成されることが明らかになった。同成果をまとめた論文は査読付き学術誌に掲載された。
また、アクシオン場と素粒子間の結合を明らかにするために、高次元場の理論に基づく高次の結合定数の構造を解析した。その結果、ゲージ背景磁場のある様々な余剰次元空間において、高次の結合定数は湯川結合を用いて記述されることがわかった。その際、ゲージ背景磁場が余剰次元空間にもたらす補正の理解が、本研究課題を行う上で重要であることを再認識した。そのため、計画していた予定を変更し、トロイダルオービフォールドやその特異点を解消したヘテロ型弦理論において、ゲージ背景磁場が及ぼす余剰次元空間の計量への影響を解析した。その結果、背景磁場の大きさに依存して、余剰次元空間の計量が変更されることが明らかになった。
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