| 研究課題/領域番号 |
21K03572
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
久野 純治 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (60300670)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 強いCP問題 / 宇宙暗黒物質 |
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| 研究実績の概要 |
QCDにおいて、θ項は次元4のT-odd 、P-oddな演算子で、自然にはO(1)の係数(θパラメータ)を持つことが期待される。一方で、中性子電気双極子能率が実験的に観測されていないことからθパラメータは10^(-10)より小さいということがわかっている。この自然さの問題は強いCP問題と呼ばれ、素粒子標準模型の枠組みでは解けない謎である。この問題を解く提案として、高エネルギーではCP対称性やP対称性が実現されている模型が提案されている。これらの対称性は自発的に破れている必要があることから、それらの模型では、古典的にθパラメータがゼロでも量子的に生成され、模型の検証のためにはθパラメータを正しく評価する必要がある。これまで、カラーをもつフェルミオンの質量への量子補正を通して、θパラメータへの量子補正を評価するという簡便法が用いられてきたが、我々はその方法では計算できない場合があることをFock-Shwingerゲージ法を用いて選考研究で明らかにした。そこで、CP対称性を破る湯川相互作用を導入したスカラー・フェルミオンの模型を導入し、Fock-Shwingerゲージ法で具体的に評価した。結果は有効理論と無矛盾の結果である一方、でスカラーとフェルミオンの質量の間が階層的でない場合には、フェルミオンの質量への量子補正による簡便法では記述できない寄与がO(1)で現れることを示した。
GeV以下の質量をもつ複素ベクター粒子が宇宙の暗黒物質である場合に着目、その複素ベクター粒子が電荷を持たない一方で電磁場と多重極子相互作用を持つ場合の観測的な制限（天体の冷却化、元素合成など）を導くとともに、模型の構築を行った。
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| 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
強いCP問題の解として提案されているアイデアはアクシオンを予言するPeccei-Quinn機構があり、超対称模型などを考える際には強いCP問題の解としてPeccei-Quinn機構は有望である。一方で大域的対称性を課すことから量子重力とは相性が悪いことが指摘されている。左右対称模型やNelson-Barr模型のような拡張されたP対称性やCP対称性を導入することは、これまであまり検討がされてこなかった「もう１つの可能性」である。これらの理論で量子的に生成されるθパラメータを正確に予言できることは模型の実験的な検証にとても重要であり、その方法に道筋が立ったことは大きな進歩だと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
θパラメータへの量子補正の具体的な計算方法がわかった。CP対称性を破る湯川相互作用を導入したスカラー・フェルミオンの模型では２ループレベルでθパラメータが生成されたが、強いCP問題を解決する左右対称模型やNelson-Barr模型ではθパラメータは３ループレベル以上のダイアグラムから生成される。今後はそういった高次のループダイアグラムの寄与を如何にして信頼性を持って計算をするかを明らかにする必要がある。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
計画がコロナ禍真っ盛りの中で始まったため、初年度あまり予算執行ができなかった。そのため最終年度で１８万５千円残ってしまった。国内での研究成果発表に使う予定である。
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