超対称統一理論における世代混合及び超対称性の動力学的破れの模型の研究

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力と物質と時空を統一する文字どおりの大統一理論である超弦理論においては、一般にゲージ対称性の共に離散的対称性が現れる。これが世代を区別するフレーバー対称性となる。この対称性は超ポテンシャルの相互作用項に対する選択則となり、有効湯川相互作用にFroggatt-Nielsen機構が起こる。この機構が、低エネルギーにおける超対称なパラメーターの階層的構造を与えるものと考えられるが、しかし、クオークも、up-typeとdown-typeとではその質量の階層的構造は同じではない。これは、高いエネルギースケールに存在して低エネルギーには現れていない粒子があり、その粒子とクオークやレプトンとの状態混合によるものとして説明できる。以前に、研究代表者らは、このアイデアを超対称統一理論の立場から検討し、クオークの質量スペクトルと小林・益川行列の階層的構造を説明できることを示した。本研究計画では、このアイデアをさらにレプトンにも適用し、レプトンの質量スペクトルとレプトンの混合行列も、クオークと合わせて体系的に導出できることを示した。また、統一ゲージ対称性としては、少なくともSU(4)ps×SU(2)L×SU(2)Rを含むものが現象論的に優位であることも示した。具体的には、レプトンの場合は、二つの点でクオークと状況が異なっている。それは、世代混合がクオークではSU(2)Lの一重項であったのに対し、レプトンでは2重項に対して起きること、さらにニュートリノのシーソー機構を取り入れる必要があることである。実験的には、大気ニュートリノのfluxにおけるμニュートリノの欠損から、μニュートリノとχニュートリノとの大きなフレーバー混合が強く示唆されている。本研究計画において、このような大きなフレーバー混合も上記の機構により自然に説明できることを示し、世代混合の起源を明らかにした。