ヒッグス物理とフレーバ物理による標準理論を超えた新物理学理論の探究

使用希格斯物理学和风味物理学探索标准模型之外的新物理理论

基本信息

批准号：
16F16321
负责人：
兼村晋哉
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University (2017-2018)University of Toyama (2016)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-11-07 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

様々な新物理模型が予言するCP対称性の破れの効果とその加速器実験における検証可能性を研究した。特にトップクォークとヒッグスボソンの結合に現れるCPの破れの効果を現行のLHC実験や将来のILC実験を用いて検証するための研究を行い成果を挙げた。CP の破れは標準模型を超える新物理学に由来するノンスタンダードな相互作用を検証する上で強力な武器である。最初にトップ対とヒッグス粒子の随伴生成過程に注目し、トップクォークと反トップクォークの角度分布を見ることで湯川結合のCP の破れをどの程度検証できるかを明らかにした。CP の破れに対する感度は電子陽電子衝突のエネルギーとともに急激に大きくなることを発見し、550GeV のILC では１０％になることを示した。次の研究では、トップクォークとヒッグスボソンならびに軽いクォークジェットの随伴生成に注目し、その素粒子反応過程がCP対称性の破れを探求する上で有用であることを示した。この過程は弱ボソンWのt-チャンネル交換によって生じるが、トップ湯川結合の理想的なプローブとなり得る。これはヒッグスボソンとW粒子の結合HWWを含むファインマンダイアグラムの振幅とトップ湯川結合Httを含むファインマンダイアグラムの振幅の絶妙な相殺による。リーディングオーダーでは１００％偏極されたトップクォークが生成され、量子効果はトップクォークの静止系におけるスピン－ベクトルで決まる。この過程のヘリシティ振幅を研究し、スピンの方向とトップクォークとヒッグスボソンならびにジェットの４元運動量を関係づけることに成功した。ジェットの情報を積分してCP対称性の破れに敏感な偏極の非対称性を調べ、生成されたトップクォークとヒッグスボソンの運動量によって張られる平面に垂直な方向のトップクォークの偏極成分を通じ、トップ湯川結合のCPの破れをLHC実験で検出する可能性を明らかにした。

我们研究了各种新物理模型预测的 CP 对称性破缺的影响以及在加速器实验中验证它们的可能性。特别是，我们利用当前的LHC实验和未来的ILC实验，对顶夸克与希格斯玻色子耦合中出现的CP破坏效应进行了研究，并取得了成果。 CP 破坏是验证源自超越标准模型的新物理的非标准相互作用的强大武器。首先，我们重点研究了顶对和希格斯玻色子的伴随形成过程，并阐明了通过观察顶夸克和反顶夸克的角分布可以在多大程度上验证汤川耦合的CP破坏。我们发现，随着电子-正电子碰撞能量的增加，对 CP 破坏的敏感性迅速增加，并且对于 550 GeV ILC 来说，其变为 10%。在接下来的研究中，我们重点研究了顶夸克、希格斯玻色子和轻夸克喷流的伴随产生，并表明粒子反应过程对于探索CP对称性破缺是有用的。这个过程是通过弱玻色子 W 的 t 通道交换而发生的，可能是顶部汤川结合的理想探针。这是由于包含希格斯玻色子和W粒子耦合HWW的费曼图的振幅与包含顶部汤川耦合Htt的费曼图的振幅的精致抵消。在前导序中，产生 100% 偏振的顶夸克，量子效应由顶夸克静止框架中的自旋矢量决定。我们研究了这个过程的螺旋振幅，并成功地将自旋方向与顶夸克、希格斯玻色子和喷流的四维动量联系起来。通过整合喷流信息，我们研究了对 CP 对称破缺敏感的偏振不对称性，并通过顶夸克在垂直于所生成的顶夸克和希格斯玻色子的动量所跨越的平面的方向上的偏振分量来研究。揭示了使用 LHC 实验检测汤川顶部键 CP 断裂的可能性。