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

点击翻译按钮获取中文摘要

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．