ヒッグス物理とフレーバ物理による標準理論を超えた新物理学理論の探究

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様々な新物理模型が予言するCP対称性の破れの効果とその加速器実験における検証可能性を研究した。特にトップクォークとヒッグスボソンの結合に現れるCPの破れの効果を現行のLHC実験や将来のILC実験を用いて検証するための研究を行い成果を挙げた。CP の破れは標準模型を超える新物理学に由来するノンスタンダードな相互作用を検証する上で強力な武器である。最初にトップ対とヒッグス粒子の随伴生成過程に注目し、トップクォークと反トップクォークの角度分布を見ることで湯川結合のCP の破れをどの程度検証できるかを明らかにした。CP の破れに対する感度は電子陽電子衝突のエネルギーとともに急激に大きくなることを発見し、550GeV のILC では１０％になることを示した。次の研究では、トップクォークとヒッグスボソンならびに軽いクォークジェットの随伴生成に注目し、その素粒子反応過程がCP対称性の破れを探求する上で有用であることを示した。この過程は弱ボソンWのt-チャンネル交換によって生じるが、トップ湯川結合の理想的なプローブとなり得る。これはヒッグスボソンとW粒子の結合HWWを含むファインマンダイアグラムの振幅とトップ湯川結合Httを含むファインマンダイアグラムの振幅の絶妙な相殺による。リーディングオーダーでは１００％偏極されたトップクォークが生成され、量子効果はトップクォークの静止系におけるスピン－ベクトルで決まる。この過程のヘリシティ振幅を研究し、スピンの方向とトップクォークとヒッグスボソンならびにジェットの４元運動量を関係づけることに成功した。ジェットの情報を積分してCP対称性の破れに敏感な偏極の非対称性を調べ、生成されたトップクォークとヒッグスボソンの運動量によって張られる平面に垂直な方向のトップクォークの偏極成分を通じ、トップ湯川結合のCPの破れをLHC実験で検出する可能性を明らかにした。