Study of top quark physics based on the effective field theory as a window to new physics beyond the standard model

基于有效场论的顶夸克物理研究作为超越标准模型的新物理的窗口

• 批准号: 21K03583
• 负责人: 大熊 一正
• 金额: $ 1.5万
• 依托单位: Okayama University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03583/
• 关键词: トップクォーク; FCNC; レプトンコライダー; 有効場の理論; 新物理探索; 暗黒物質

トップクォークは，生成後，ハドロンになることなく，すぐに崩壊する．このため，そのレプトニック崩壊を観測すれば，非摂動効果の影響をほぼ受けることがない．つまり，トップクォークのレプトニック崩壊をレプトンコライダーで観測できれば，既存のハドロンコライダーよりも，より不定性の少ない環境下で，トップクォークの性質を高精度で観測できると期待できる．そこで，本研究課題では，現在計画されている複数のレプトンコライダーにおいて，トップクォークのFlavor-changing neutral current（FCNC)の存在を確認できるかを調査する．ここで着目するFCNCは，素粒子物理学の標準模型の枠組みでは，観測が不可能なほど抑制されている．このため，もしFCNCの存在を示す現象が観測ができれば，それは，直ちに標準模型を超えた物理の存在を示唆し，素粒子物理学分野において，長年探し続けている新物理の証拠となる．今年度は，日本でその建築が計画されているInternational Linear Collider（ILC)を念頭に置き，その稼働開始時の計画目標である電子‐陽電子が重心系の衝突エネルギー２５０GeVで衝突する場合を想定し，トップクォークFCNC結合の観測可能性，及びそれらの結合定数の制限について，シミレーションソフトを利用して調査した．まず，標準模型の枠組みでも，重心系の衝突エネルギーが２５０GeVあれば，トップクォークの単生成が可能であることを鑑み，積分ルミノシティが1ab^-1程度(ILC２５０で目標とされている積分ルミノシティ)では，トップクォークが観測されないであろうことを確認した．現在は，標準模型を超える物理として，標準模型を有効場の理論に基づいて拡張したラグランジアンを利用したシミレーションを実施し，その拡張に対する制限及び拡張による新しい現象の観測可能性を調査中である．

topquarks在没有变成哈登的情况下立即崩溃。因此，如果观察到了松性衰减，则几乎不受非扰动效应的影响。换句话说，如果Lepton Colleder可以观察到顶级夸克的麻风衰变，则可以预料，在不确定性质的环境中，与现有的强子乘积相比，可以高精度地观察到顶级夸克的特性。因此，在本研究主题中，我们将研究是否可以在当前计划的多个Lepton Colliders中确认最高夸克风味的中性电流（FCNC）的存在。在这里关注的FCNC是如此抑制，以至于无法在粒子物理的标准模型框架中观察。因此，如果可以观察到表明存在FCNC的现象，则立即表明存在超过标准模型的物理学的存在，并提供了在粒子物理领域已经搜索多年的新物理学的证据。 This year, with the International Linear Collider (ILC), which is planned for the construction of the building in Japan, we investigated the observability of the top quark FCNC bond and the limitations of their coupling constants using simulation software, assuming that the electron-positron, which is the planned target at the start of operation, collides with a collision energy of 250 GeV in the center of gravity system.首先，考虑到即使在标准模型的框架中，如果重心系统的冲击能量为250 GEV，则可以使用一代顶级夸克，我们证实，不会以约1AB^-1的整体亮度观察到顶级夸克（ILC250的积分光度为1AB^-1）。当前，作为标准模型以外的物理学，我们正在使用拉格朗日进行模拟，该物理基于有效的现场理论扩展了标准模型，并正在研究对扩展的局限性以及由于扩展而观察新现象的可能性。

项目成果

Nucleon D-term in holographic quantum chromodynamics

全息量子色动力学中的核子 D 项

• DOI: 10.1093/ptep/ptac110
• 发表时间: 2022
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Fujita Mitsutoshi;Hatta Yoshitaka;Sugimoto Shigeki;Ueda Takahiro
• 通讯作者: Ueda Takahiro

Low moments of the four-loop splitting functions in QCD

QCD中四环分裂函数的低矩

• DOI: 10.1016/j.physletb.2021.136853
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physics Letters B
• 影响因子: 4.4
• 作者: Moch S.;Ruijl B.;Ueda T.;Vermaseren J.A.M.;Vogt A.
• 通讯作者: Vogt A.

Alternative gauged U(1)R symmetric model in light of the CDF II W-boson mass anomaly

根据 CDF II W 玻色子质量异常的替代测量 U(1)R 对称模型

• DOI: 10.1103/physrevd.106.115011
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Nagao Keiko I.;Nomura Takaaki;Okada Hiroshi
• 通讯作者: Okada Hiroshi

Neutrino and dark matter in a gauged U(1)_R symmetry

U(1)_R 对称性中的中微子和暗物质

• DOI: 10.1088/1475-7516/2021/05/063
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Nagao I. Keiko;Okada Hiroshi
• 通讯作者: Okada Hiroshi

Higgs triplet extension of GRACE

• DOI: 10.1140/epjc/s10052-021-09903-1
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: The European Physical Journal C
• 作者: Y. Kouda;T. Kon;Y. Kurihara;Takahiro Ueda