次世代の加速器実験におけるレプトン・核子散乱で探るレプトン・フレーバーの破れ

本研究の目標は、荷電レプトンのフレーバーを破る相互作用(Charged Lepton Flavor Violation)の入った素粒子模型における電子・核子散乱実験における微分断面積を計算することであった。また得られた結果についてシミレーション・スターディーを実施し、CLFV相互作用の検証に有益なオブザーバブルを構築すること、その結果が将来のコライダー実験に与えるインパクトを評価することであった。目標達成のために(A)CLFVの起源としてスカラー粒子やその他の相互作用を持つ粒子が入った模型でも断面積を計算し、模型のパラメーターに高い観測量を見出す；(B)CLFVのある電子・核子散乱の終状態に現れるτ粒子の運動量分布を精密に計算する；(C)得られた断面積の理論計算をより実験のセットアップに近い形でシミュレーション・スタディーを実施する、という三つのサブプロジェクトとして研究を推進する予定であった。これらのサブプロジェクトの進行は略当初の予定通りに進んでおり、現時点で目標の5割程度の計算を終えている。現在はここまでに得られた知見を論文としてまとめているところである。具体的な成果としては、(1) CLFVなスカラー粒子が存在する素粒子模型で生じる相互作用オペレーターをクラスごとに整理し、それぞれのオペレーターに対するレプトン・核子散乱の微分断面積を計算した; (2) 終状態τレプトンの運動量分布をCLFVオペレーター毎に解析して、CLFVオペレーターのタイプに応じてτレプトンの運動量分布に関する特徴量が構築できることを示した。予定されていた研究計画のうち、スカラー粒子以外の相互作用についての計算とQCD補正や実験的なバックグラウンドを入れたより現実的なシミュレーションスタディーは次年度以降の課題とする。

本研究の目標は、荷電レプトンのフレーバーを破る相互作用(Charged Lepton Flavor Violation)の入った素粒子模型における電子・核子散乱実験における微分断面積を計算することであった。また得られた結果についてシミレーション・スターディーを実施し、CLFV相互作用の検証に有益なオブザーバブルを構築すること、その結果が将来のコライダー実験に与えるインパクトを評価することであった。目標達成のために(A)CLFVの起源としてスカラー粒子やその他の相互作用を持つ粒子が入った模型でも断面積を計算し、模型のパラメーターに高い観測量を見出す；(B)CLFVのある電子・核子散乱の終状態に現れるτ粒子の運動量分布を精密に計算する；(C)得られた断面積の理論計算をより実験のセットアップに近い形でシミュレーション・スタディーを実施する、という三つのサブプロジェクトとして研究を推進する予定であった。これらのサブプロジェクトの進行は略当初の予定通りに進んでおり、現時点で目標の5割程度の計算を終えている。現在はここまでに得られた知見を論文としてまとめているところである。具体的な成果としては、(1) CLFVなスカラー粒子が存在する素粒子模型で生じる相互作用オペレーターをクラスごとに整理し、それぞれのオペレーターに対するレプトン・核子散乱の微分断面積を計算した; (2) 終状態τレプトンの運動量分布をCLFVオペレーター毎に解析して、CLFVオペレーターのタイプに応じてτレプトンの運動量分布に関する特徴量が構築できることを示した。予定されていた研究計画のうち、スカラー粒子以外の相互作用についての計算とQCD補正や実験的なバックグラウンドを入れたより現実的なシミュレーションスタディーは次年度以降の課題とする。