超弦理論による素粒子標準模型の再現に向けた研究

利用弦理论再现基本粒子标准模型的研究

• 批准号: 18J11233
• 负责人: 立石 卓也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11233/
• 关键词: 超弦理論; 素粒子標準模型; 現象論; モジュライ; フレーバー; トーラスコンパクト化; レプトン; クォーク; モジュラー変換

超弦理論の低エネルギーにおける有効理論として素粒子標準模型を再現するための重要な課題の一つに、フェルミオンのフレーバー構造の再現がある。本年度は、昨年度に引き続き超弦理論のコンパクト化と有効理論におけるフレーバー構造の対応に関する研究を重点的に行った。磁場を導入したトーラスコンパクト化を行うと、トーラス上のフェルミオンは世代（フレーバー）構造やトーラスの幾何を定めるモジュライに依存した波動関数をもつ。トーラスにはモジュラー対称性と呼ばれる幾何学的な対称性が存在し、この対称性がフェルミオンのフレーバー対称性を導く。昨年度の研究では、このときにフレーバー対称性として現れる群がモジュラー群そのものではなくその部分群であることを明らかにし、モジュラー群の重要な有限部分群であるS3群とA4群を用いた有効理論の構築を行った。本年度は、A4群がアノマリーなどによりS3群へと破れうることに注目し、A4群を経由したS3群を用いて有効理論の模型構築を行い、実験結果の再現が可能であることを示した。この模型は、（昨年度に研究した）直接S3群が実現する場合とは異なる模型である。この研究は、モジュラー群の有限部分群による模型構築において新たな模型構築手法を与えるものであり、より現実的なフレーバー模型を探索するうえで重要な役割を果たす。また、昨年度に構築したA4模型におけるバリオン数非対称性の生成機構を調べ、この模型で現在観測されている宇宙のバリオン数非対称性が再現できること及びそのための条件を定量的に示した。この研究は、超弦理論由来のフレーバー対称模型と宇宙のバリオン数非対称性とを結びつけている点で重要である。

将基本粒子标准模型再现为有效的弦理论低能理论的重要问题之一是再现费米子的风味结构。今年，继去年之后，我们重点研究了弦理论的紧性和有效理论中风味结构的对应关系。当通过引入磁场来压缩环面时，环面上的费米子具有波函数，该波函数取决于生成（风味）结构和确定环面几何形状的模量。环面具有称为模对称性的几何对称性，这导致了费米子的风味对称性。在去年的研究中，我们澄清了此时表现为风味对称的群不是模群本身，而是它的子群，并且我们利用S3群和A4群（这两个群是模群的重要有限子群）提出了一种有效的理论。构建了模块化组。今年，我们着眼于A4组可以因异常等原因闯入S3组，并通过A4组使用S3组构建了有效理论的模型，表明可以重现实验结果。这个模型与直接实现S3组的情况（我们去年研究的）不同。该研究为利用模群的有限子群构建模型提供了一种新的模型构建方法，对于寻找更真实的风味模型具有重要作用。我们还研究了去年构建的A4模型中重子数不对称性的产生机制，并定量证明了该模型可以再现目前在宇宙中观测到的重子数不对称性及其条件。这项研究很重要，因为它将从弦理论导出的风味对称模型与宇宙的重子数不对称性联系起来。

项目成果

Double Higgs boson production at NLO in the high-energy limit: complete analytic results

NLO 在高能极限下产生双希格斯玻色子：完整的分析结果

• DOI: 10.1007/jhep01
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of High Energy Physics
• 影响因子: 5.4
• 作者: J. Davies;G. Mishima;M. Steinhauser;D. Wellmann
• 通讯作者: D. Wellmann

Neutrino messes in effective theory with discrete symmetry

中微子扰乱了离散对称性的有效理论

• 发表时间: 2018
• 作者: 小林達夫;田中謙太郎;立石卓也
• 通讯作者: 立石卓也

Modular S3 invariant flavor model in SU(5) GUT

SU(5) GUT 中的模块化 S3 不变风味模型

• 发表时间: 2019
• 期刊: https://arxiv.org/
• 作者: T. Kobayashi;Y. Shimizu;K. Takagi;M. Tanimoto;T. H. Tatsuishi
• 通讯作者: T. H. Tatsuishi

Quark mass matrices in magnetized orbifold models with localized Fayet-Iliopoulos terms

具有局域 Fayet-Iliopoulos 项的磁化轨道模型中的夸克质量矩阵

• DOI: 10.1103/physrevd.98.106017
• 发表时间: 2018
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Abe Hiroyuki;Kobayashi Tatsuo;Takada Shintaro;Tamba Shio;Tatsuishi Takuya H.
• 通讯作者: Tatsuishi Takuya H.

Dark matter in E6 Grand unification

E6大统一中的暗物质

• DOI: 10.1007/jhep02
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of High Energy Physics
• 影响因子: 5.4
• 作者: J. Schwichtenberg