質量階層性と強い相互作用のCP問題の包括的研究

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本研究の目的は、現代素粒子物理学における未解決問題である質量階層性問題と強い相互作用のCP問題を解決する理論の提案とその検証可能性を明らかにすることである。ここで質量階層性問題とは如何にしてヒッグス粒子の質量が重力の典型的な質量スケールであるプランクスケールよりも10桁以上も小さいのかという問題である。また強い相互作用のCP問題とは、強い相互作用に関わる理論のパラメータ間に非常に不自然な打ち消しを要求する問題である。これらの問題は素粒子標準模型を超える物理の存在を強く示唆しており、様々な実験により新粒子探索がなされている。本研究では4次元時空間を5次元に拡張した余剰次元模型を元に、強い相互作用のCP問題を解決する模型を構築した。ここで余剰次元模型とは、通常の時間と3次元空間の計4次元の時空間に加えて、新たな空間次元を導入した模型であり、質量階層性問題を解決する候補となっている模型である。一方で、強い相互作用のCP問題を解決する模型として、粒子と反粒子を入れ替える対称性であるCP対称性を用いた模型が提案されている。この模型では、高エネルギースケールでCP対称性が回復していることで強い相互作用のCP問題を解決している。しかしながら、この後者の模型は4次元時空間における模型であり、質量階層性問題を抱えていた。我々はこの模型を5次元模型への拡張することで、二つの問題を解決する模型を提案した。さらに模型を検証するために、初期宇宙への影響や重力波生成についても研究を進めている。