2019 Fiscal Year Research-status Report
Grand Unified Theory indicated by Higgs Mass and Study of Proton Decay
| Project/Area Number |
19K03865
|
|---|
| Research Institution | Niigata University |
|---|
Principal Investigator |
中野 博章 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60262424)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬戸 治 北海道大学, 高等教育推進機構, 特任准教授 (40547741)
山下 敏史 愛知医科大学, 医学部, 講師 (90622671)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 素粒子論 / ゲージ・ヒッグス統一模型 / 超対称大統一模型 / 量子異常 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、中間スケールのディラック型ゲージーノ模型を「ヒッグス質量が示唆する大統一理論」の有力候補と捉え、前者をより強固な理論的基盤の上に展開するために、模型全体を5次元オビフォルド時空に基づくゲージ・ヒッグス大統一模型に埋め込むことで、ゲージーノのディラック質量項の起源を明らかにするとともに、大統一スケールを精度よく決定し、さらには陽子崩壊過程を通じた検証可能性を探ることを目指すものである。
初年度である2019年度は、まず簡単なゲージ・ヒッグス大統一模型から出発して、１）ゲージーノとディラック質量を組む随伴表現場が得られることを確認し、さらに、２）ゲージーノ質量項（正確にはsupersoft項）の起源を与える５次元チャーン・サイモン項が量子異常を通じて生成される機構を明らかにした。また、３）同じ結果がカルーザ・クライン・モードの足し上げからも得られることをいくつかの極限的な場合に確かめた。その途中経過は、複数の国内学会・研究集会で報告し、また、国際会議１件でポスター発表を行った。
以上をまとめた論文投稿準備中に、量子異常を通じないでチャーン・サイモン項が生成される可能性を見い出した。現在は、その整合性などを確認した上で、結果を整理して発表する準備中である。
中間スケールにおける超対称粒子の質量スペクトルを考慮して、ゲージ結合定数の大統一条件を吟味することについては、超対称粒子スペクトルの定性的傾向を考慮した予備的解析を実施済みであり、その途中結果の一部は国内の研究集会１件で報告した。超対称粒子のより詳細な質量スペクトルを考慮した計算については、数値解析コードの検証を準備中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要にある結果１）２）３）をまとめた論文原稿を作成中に、量子異常を通じずにチャーン・サイモン項を生成できる可能性を見い出した。つまり、３）のカルーザ・クライン・モードの足し上げの方法を、量子異常を生じるゼロ質量モードが存在しない場合に適用したところ、当初の予想に反してチャーン・サイモン項が生成されることがわかった。
その直後は、この新しい結果の整合性（ゲージ不変性）を巡って混乱した。整合性の吟味を進めつつ、論文の構成を大幅に見直すことにしたため、その分だけ、論文の投稿が遅れている。現在は、整合性の確認がほぼ終わり、改めて投稿準備中である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
トップダウンのアプローチにおいては、バルク場のゼロモードが存在する場合としない場合のそれぞれを比較検討する。チャーン・サイモン項は、前者では量子異常を通じて生成され、後者ではカルーザ・クライン・モードの足し上げだけから得られる。そのそれぞれの場合で、生成されるチャーン・サイモン項の特徴を調べ、そこから得られるゲージーノ質量項の大きさを見積もる。その際に、５次元SU(5)ゲージ場の期待値（ウィルソン・ライン）の依存性が、ゲージーノ質量の大統一条件の破れをもたらす可能性に注意して検討を進める。
ボトムアップのアプローチにおいては、中間スケールにおける超対称粒子の質量スペクトルを考慮した大統一条件の定量的解析を進める。これまで簡単な場合に予備的計算を実施済みであるが、これをより一般的場合について本格的にスタートする。特に、ディラック型ゲージーノ質量自身が大統一条件を満たす場合とそうでない場合のそれぞれで、軽いヒグシーノ質量の関数として大統一スケールを見積もり、パラメータ依存性を系統的にスキャンする。
次の大きな課題は、陽子崩壊の検討であり、そのための準備を開始する。
まず、三世代の物質場を含むゲージ・ヒッグス大統一模型を簡単に考察しておく。三世代物質場を含む完全な模型の構築はそれ自身、重要な課題であるが、最初のステップとしては、大まかな構造のみを考慮する。次に、それを踏まえて、陽子崩壊を媒介する可能性のある大統一ゲージ粒子および第一カルーザ・クライン粒子の波動関数を見出し、特に重要な第一世代クォークとの相互作用の特徴を調べ、次年度の準備とする。
|
| Causes of Carryover |
2020年3月に参加予定であった日本物理学会年次総会が新型コロナウィルス感染症の感染拡大に伴って開催中止になり、院生二名分の出張が取り消しになったため。（学会における研究発表は概要集およびスライドの提出をもって成立した。）
使用計画としては、４月以降の研究打ち合わせのためのweb会議システムの環境整備やZoom使用ライセンス購入などにあてる予定である。
|
