超弦理論を背景とする５次元超重力理論の素粒子現象論及び宇宙論

基于弦理论的五维超引力理论的粒子现象学和宇宙学

基本信息

批准号：
14J07296
负责人：
大塚啓
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ボトムアップの立場である５次元超重力理論に基づき、宇宙論的側面と素粒子現象論的側面の双方に着目した。本年度は、前年度に提案したモジュライ・インフレーション機構と整合する二つの超対称性模型を提案した。提案した一つの模型では、超対称性の破れのスケールが高く、W-ボソンの超対称性パートナーであるウィーノが素粒子標準模型に存在しない暗黒物質の候補になり得る。一方の模型は、稼働中のLHC実験で検出可能な超対称粒子のスペクトラムを予言し、重力子の超対称パートナーであるグラヴィティーノが暗黒物質になり得ることを指摘した。双方の模型とも、素粒子標準模型に存在する理論的・観測的な問題点を解決し、素粒子実験並びに宇宙論的観測に対して示唆を与える。トップダウンの立場であるII型超弦理論における非摂動効果に注目することで、新しいタイプのアクシオン・インフレーション機構を提案した。アクシオン場が引き起こすインフレーション機構は、現在の宇宙論的観測と無矛盾であると同時に、観測可能な重力波の揺らぎを与え得ることがわかった。弦理論に基づく素粒子現象論的側面では、コニフォールド上のIIB型超弦理論において、コニフォールド内のサイクルにD7-ブレーンが巻き付く状況を想定し、D7-ブレーン上の物質場に対する解析的な波動関数を得た。カラビヤウ多様体上にコンパクト化された超弦理論において、物質場の波動関数を導く第一歩であると期待される。また、前年度に提案したSO(32)ヘテロ型超弦理論に基づく素粒子標準模型の構築の定量的な解析を行った。背景磁場のあるSO(32)ヘテロ型超弦理論では、ゲージ結合定数に対する輻射補正は背景磁場の依存性が異なるため、ストリングスケールにおけるゲージ結合定数のずれを説明することが可能となった。また、同種の背景磁場は素粒子の３世代構造を導くことも明らかにした。

基于自下而上的五维超引力理论，我们关注宇宙学和粒子现象学两个方面。今年，我们提出了两个超对称模型，与前一年提出的模膨胀机制一致。在一个提出的模型中，超对称破缺的规模很高，W 玻色子的超对称伙伴 Wino 可能是暗物质的候选者，而暗物质在基本粒子的标准模型中并不存在。一个模型预测了大型强子对撞机实验可以检测到的超对称粒子光谱，并指出引力子的超对称伴侣引力子可能会变成暗物质。这两个模型都解决了基本粒子标准模型中存在的理论和观测问题，为基本粒子实验和宇宙学观测提供了建议。我们从自上而下的角度关注II型弦理论中的非微扰效应，提出了一种新型轴子暴胀机制。我们发现轴子场引起的暴胀机制与当前的宇宙学观测一致，也可以提供可观测的引力波涨落。在基于弦理论的粒子现象学方面，在锥折上的IIB型弦理论中，我们假设D7膜在锥折中环绕一个循环，并分析D7膜上的物质场，得到a。波函数。这有望成为推导卡拉比-丘流形上紧致弦理论中物质场波函数的第一步。我们还对前一年提出的基于SO(32)异弦理论的基本粒子标准模型的构建进行了定量分析。在背景磁场的SO(32)异弦超弦理论中，规范耦合常数的辐射修正对背景磁场具有不同的依赖性，使得解释规范耦合常数在弦尺度上的偏差成为可能。还揭示了相同类型的背景磁场导致了基本粒子的三代结构。