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2018 年度 実施状況報告書

有効場理論によるヒッグス相互作用の検証とその背後にある新物理探究

研究課題

研究課題/領域番号 18K03648
研究機関大阪大学

研究代表者

馬渡 健太郎  大阪大学, 理学研究科, 招へい研究員 (90814096)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードヒッグス粒子 / ヒッグス粒子の崩壊 / ヒッグス粒子の生成 / 素粒子標準理論を超える物理 / 拡張ヒッグス模型 / 精密計算
研究実績の概要

2012年に欧州素粒子研究機構CERNの大型陽子衝突(LHC)実験で発見された粒子は、どうやら素粒子標準理論が予言するヒッグス粒子らしいということが理論の予言精度ならびに実験精度の向上により徐々に分かってきた。
一方、素粒子が持つ質量の起源、暗黒物質の存在等、標準理論では説明のつかない事実が数多くあることが知られており、我々はこれまでの実験結果と無矛盾なように標準理論を内包しつつこれらの諸問題を解決する「新物理 (標準理論を超える物理)」を探し求めている。
LHC実験で見つかった粒子は標準理論のヒッグス粒子らしいと述べたが、現時点での実験の不定性はまだまだ大きく、標準理論を超える物理を含む可能性が大いにある。将来の高輝度LHC実験、日本で建設が計画されている国際リニアコライダー(ILC)実験ではまさに、ヒッグス粒子の徹底的検証を通して新物理の証拠が観測されることが強く期待されている。
このような状況の中、本研究では今年度、生成されたヒッグス粒子がどのような粒子にどのような割合で遷移していくかという性質を表すヒッグス崩壊幅に着目し、量子効果を通して現れるまだ未発見の重いヒッグス粒子の寄与を探った [Phys. Lett. B 783 (2018) 140]。
またILC実験におけるヒッグス粒子生成、特に光子と共にヒッグス粒子が生成される過程に着目し、いくつかの異なる模型間の比較を通して、新物理の効果が生成確率をどのように変化させるのかを系統的に調べた [Phys. Rev. D 99 (2019) 035023]。

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

研究実施計画では、初年度は「有効場理論を用いたデータ解析手法の確立」を目標とした計画であったが、私が所属する大阪大学の研究グループとの共同研究を優先させ、三年目に予定していた「標準理論からのズレのパターンと新物理理論との指紋照合」を目標とした研究を主に行った。
計画の順番は変わったが、国際専門誌において2本の論文を発表、それに基づく学会発表を多数行うことができ、全体としておおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

初年度に行った模型を仮定するトップダウン的なアプローチに加えて、今年度はボトムアップ的アプローチである有効場理論を用いたデータ解析にも力を入れていきたい。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] Sorbonne University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Sorbonne University
  • [雑誌論文] Single Higgs production in association with a photon at electron-positron colliders in extended Higgs models2019

    • 著者名/発表者名
      Kanemura Shinya、Mawatari Kentarou、Sakurai Kodai
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 ページ: 035023

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.99.035023

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Loop effects on the Higgs decay widths in extended Higgs models2018

    • 著者名/発表者名
      Kanemura Shinya、Kikuchi Mariko、Mawatari Kentarou、Sakurai Kodai、Yagyu Kei
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 783 ページ: 140~149

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2018.06.035

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Higgs production in association with a photon in extended Higgs models at ILC2502019

    • 著者名/発表者名
      馬渡健太郎
    • 学会等名
      Higgs as a Probe of New Physics 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Initial state radiation with polarized electron and positron beams2019

    • 著者名/発表者名
      Shao-Feng Ge、萩原薫、神前純一、馬渡健太郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] Higgs production in association with a photon in extended Higgs models at ILC2502018

    • 著者名/発表者名
      馬渡健太郎
    • 学会等名
      Asian Linear Collider Workshop 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] MadGraph with emphasis on LC2018

    • 著者名/発表者名
      馬渡健太郎
    • 学会等名
      Workshop on Top Physics at the LC 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Another Higgs production at ILC2502018

    • 著者名/発表者名
      馬渡健太郎
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展2018
  • [学会発表] e+e- → hγ 過程を用いた拡張ヒッグス模型の検証2018

    • 著者名/発表者名
      兼村晋哉、馬渡健太郎、桜井 亘大
    • 学会等名
      日本物理学会 2018 年秋季大会
  • [学会発表] Another Higgs production at ILC2502018

    • 著者名/発表者名
      馬渡健太郎
    • 学会等名
      Beyond the BSM
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Another Higgs production at ILC2502018

    • 著者名/発表者名
      馬渡健太郎
    • 学会等名
      Higgs Couplings 2018
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] Higgs as a Probe of New Physics 20192019

  • [学会・シンポジウム開催] 22nd Regular Meeting of the New Higgs Working Group2018

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公開日: 2019-12-27  

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