超弦理論から導かれる４次元有効理論についての研究

弦理论衍生的四维有效理论研究

基本信息

批准号：
13J01107
负责人：
濱田雄太
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

標準模型は極めて優れた有効理論であるものの、説明できないいくつかの現象、暗黒物質の存在、宇宙のバリオン数非対称性、自然性の問題などを持つ。これらのうち、標準模型に簡単な暗黒物質を入れた際のヒッグスポテンシャルへの影響を考察した。具体的には、標準模型の弱い相互作用に関係するゲージ群SU(2)に荷電したスカラー暗黒物質とフェルミオン暗黒物質をいれた模型を扱った。これらの模型は量子効果をつうじてヒッグスポテンシャルに影響を与える。そして、昨年度研究したヒッグスインフレーションがこの拡張模型でも有効であるためには、暗黒物質の質量や量子数が制限されることが分かった。これらは将来実験で検証可能な予言である。バリオン数生成についてもこれまで知られていたものとは異なる新しいバリオン数生成の機構を提唱した。重い粒子の崩壊ではなく、標準模型粒子の散乱によりバリオン数を生成するので、既存の理解に比べて広い範囲の模型やパラメーターで観測と整合的なバリオン数生成が可能であることが示せた。自然性問題に関して、通常の局所的作用でなく多重局所的作用から出発して解決可能であることを議論した。多重局所的作用では理論のパラメータは単なるパラメータではなく、力学的に決定される変数となる。これを用いれば標準模型とアインシュタイン重力の問題点である宇宙項問題、gauge hierarchy問題、strong CP問題といった自然性問題に答えることが可能である。今年度から最大エネルギーを１３TeVへと増強し、稼働したＬＨＣにおけて７５０ＧｅＶでの新粒子の存在が示唆された。いまだ統計的に十分ではないものの２光子へと崩壊するシグナルの存在が示唆されている。私はこの最新の実験結果にいち早く対応し、標準模型を拡張して２光子シグナルを説明しつつ重力のスケールであるプランクスケールまで有効な最小模型を構築する研究を行った。

虽然标准模型是一个极其有效和有效的理论，但它有几个无法解释的现象，暗物质的存在，宇宙的重子数不对称性，以及自然性的问题。其中，我们考虑了将简单暗物质添加到标准模型中时对希格斯势的影响。具体来说，我们处理了一个模型，其中带电标量暗物质和费米子暗物质包含在规范组SU(2)中，这与标准模型的弱相互作用有关。这些模型通过量子效应影响希格斯势。我们还发现，为了使我们去年研究的希格斯暴胀在这个扩展模型中有效，暗物质的质量和量子数受到限制。这些都是可以通过未来的实验来验证的预测。我们还提出了一种新的重子数产生机制，这与之前已知的不同。由于重子数是通过标准模型粒子的散射而不是重粒子的衰变产生的，因此我们能够证明，使用比以前理解的更广泛的模型和参数，可以产生与观测结果一致的重子数。关于自然性问题，我们讨论了可以通过从多个局部动作而不是普通的局部动作开始来解决它。在多个局部动作中，理论参数不仅仅是参数，而是动态确定的变量。使用它，可以回答自然性问题，例如宇宙项问题、规范层次问题和强CP问题，这些问题是标准模型和爱因斯坦引力的问题。从本财年开始，最大能量增加到13 TeV，并且在运行的大型强子对撞机上暗示存在750 GeV的新粒子。尽管在统计上还不够充分，但已经暗示存在衰减成两个光子的信号。我很快对这个最新的实验结果做出了反应，并进行了研究，以扩展标准模型来解释双光子信号，并构建一个在普朗克尺度（即重力尺度）下有效的最小模型。