素粒子標準模型低エネルギー有効理論の統一理論

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その起源が量子色力学の次元変性であることが知られているQCDスケールと異なり、電弱対称性の破れのスケール、つまり素粒子質量の起源はいまだ明らかに なっていない。素粒子標準理論における説明はツリーレベルのヒッグスポテンシャルのパラメータ調整によるものであるが、QCDの場合とは異なり、この説明で の電弱対称性の破れのスケールは古典的に禁止されておらず、巨大な量子補正を受けしまい、電弱対称性の破れのスケールの小ささを説明するためには、パラ メータの微調整が必要となる。この問題を解決するため、これまで多くの素粒子標準理論を超える物理の可能性が検討されてきた。本研究は、これらの素粒子標 準理論を超える物理を個々に調べるのではなく、統一的な有効理論を構築することで、模型の詳細によらない制限を得ようとするものである。 有効理論を用い て素粒子標準理論を超える物理に含まれる新粒子を調べるには、これらの新粒子を含む有効理論を構築せねばならない。本研究では、 ヒッグス有効理論を拡張 し、任意個数、任意電荷、任意色荷をもつスピン0およびスピン1粒子の有効理論を構築してきたが、2021年度は、これらの粒子に加えスピン1/2粒子を含む有効 理論での素粒子散乱振幅の一般的表式を与え、査読付き論文(Phys.Rev.D 104 (2021) 1, 015001)として出版した。その際、電弱対称性の破れを正しく記述す るよう、有効理論を非線形シグマ模型を用いて記述し、カイラルオーダーカウンティング則として、有効場の理論におけるルー プ展開と矛盾のない定式化を行 うことで系統的な計算を可能とした。また、複合クォークや複合レプトン模型を念頭に置き、この有効理論を基づく現象論研究を展開した。