2016 Fiscal Year Research-status Report
自然な大統一理論における宇宙史の構築と実験からの制限
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15K05048
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
前川 展祐 名古屋大学, 基礎理論研究センター, 准教授 (40273429)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 大統一理論 / 超対称性 / 例外群 / 電気双極子モーメント / 核子崩壊 / 自然な超対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近、陽子がμ粒子とπに崩壊する過程のシグナル領域に2事象発見された。背景事象の期待値は0.9なので背景事象と矛盾はしないが、陽子が崩壊している可能性もある。重要な事は、主崩壊モードと思われていた電子とπへの崩壊モードでは発見されていないことである。我々は、この事象が、ランクが大きい統一群を持つ大統一理論ほど説明しやすいことを示した。（現実的なクォーク、レプトンの質量や混合角を実現するためにSU(5)の言葉で10次元場の方が反5次元場よりも強い階層性を湯川結合定数に誘起する、という仮定が成立する模型に限っての話ではあるが。）
ストップだけが他のスカラーフェルミオンに比べて軽いという自然な超対称性シナリオはストップが軽いため電弱スケールを不安定にせずに、また他のスフェルミオン質量が大きいためFCNC等の現象論的な制限を弱める、という興味深い性質を持っている。しかしながら、このシナリオにはあまり強調されていない問題がある。CPの破れの制限を満足するため、実の超対称性の破れのパラメータを導入したとしても、小林益川位相を導出するために湯川結合定数を複素数にとると、湯川結合定数を対角化後、スフェルミオン質量行列の非対角成分が複素数になる。この複素数が、特にアップのカラー電気双極子モーメントを大きくする。重要なことは、自然な超対称性シナリオにおいては、ストップをかるくする限り、他のスフェルミオン質量を大きくしたとしても残ってしまう効果があることである。我々は現在の水銀の電気双極子モーメントの制限からストップの質量が７TeVよりも大きい必要がある、という制限を得た。また、この制限は、アップクォークの湯川結合定数を実に取ると（ダウンの湯川結合定数は複素数）消えることも示した。（この状況は世代対称性を持つE6大統一理論でCPを自発的に破ることによって実現できる。）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年報告された陽子崩壊の事象は、その報告より前に我々が発表した例外群の大統一理論における核子崩壊についての論文をよく見ると理解できることがわかるのだが、残念ながら、その論文では、強調することはできなかった。そのことを改めて強調するように解析方法を工夫して、研究した。
カラー電気双極子モーメントに対する制限は、1年少し前に報告された水銀の電気双極子モーメントの制限が大きく改善されたため、より厳しい制限になった。
順調に新しい実験の結果を取り入れられている、と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
超対称大統一理論では、低エネルギーでは超対称粒子が新粒子として現れるが、残念ながら、まだ発見されていない。しかしながら、発見されていないことも重要な実験である。この観点から、超対称性の破れのパラメータがどうなっているのか、考えることは重要な課題と言える。実際に、電弱スケールの安定性を棚上げすることで超対称性の破れのスケールを非常に大きく取るようなシナリオが研究されている。理論的には、自然な大統一理論で重要な役割を果たしている異常U(1)ゲージ対称性は、超対称性を自発的に破る時にも重要な役割を果たしうることがわかっている。しかしながら、その両立には超対称性の破れのスケールが電弱スケールに比べて非常に大きくなり電弱スケールが不安定になるため、あまり研究されていなかった。が、実験で超対称性が発見されていないため、電弱スケールの安定性はしばらく棚上げして、異常U(1）が超対称性の破れでも重要な役割を果たすシナリオを考えることは意味があると思われる。その後に、超対称性のスケールを下げるにはどのような可能性が有り得るか議論したい。
この方向での研究はすでに始めていて、最もミニマムな変更で超対称性の自発的な破れと大統一理論を両立する模型が得られている。興味深いことに、低エネルギーで重たいベクター的な電子とシングレットが予言されることがわかっている。これらの新粒子の現象論も研究するつもりである。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していたノートパソコンの購入を見送ったため。（前の科研費の最終年度にノートパソコンが購入できたため、更新を遅らせるのが妥当と判断した。）
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今期、もしくは来期にノートパソコンを購入する。
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