ヒッグス・セクターにおける新物理シグナルの発現と抑制機構

素粒子標準模型の最小限の拡張である、複素シングレットスカラー場を一つだけ導入したCxSM (complex singlet extension of the Standard Model)を検討した。この模型では複素スカラー場の虚部が暗黒物質粒子となる。また実部は標準模型ヒッグス場と混合し、質量固有状態 h_1, h_2を構成する。この模型において、暗黒物質とクォークの散乱振幅はスカラー粒子 h_1により媒介されるものと、 h_2が媒介するものがある。h_1, h_2の質量が縮退（ほぼ同程度）であれば、暗黒物質-原子核（クォーク）の散乱振幅は相殺し、暗黒物質の直接探索実験の結果と整合する。これを「縮退スカラーシナリオ」と呼ぶ。今年度は縮退スカラーシナリオがもたらす現象論的帰結について調べた。この模型は標準模型ヒッグス場に加えて余分なスカラー場を含むので、強い電弱一次相転移を実現する可能性がある。縮退スカラーシナリオの下で強い電弱一次相転移が実現すること、それはスカラーポテンシャルがCP不変性を破る場合でも維持されること、を明らからにした。またその際に発生する重力波について定量的に調べ、将来実験での観測可能性を指摘した。また、縮退スカラーシナリオを多重臨界点原理に基づいて調べた。複数の縮退した真空エネルギー密度の存在を多重臨界点と呼ぶ。標準模型の場合は量子効果により、低エネルギーと高エネルギーの両スケールの間で多重臨界点が存在することが知られている。本研究では、CxSMの場合はスカラーポテンシャルの構造の特徴から電弱スケールで多重臨界点が存在すること、多重臨界点原理が要請する模型のパラメータ領域と縮退スカラーシナリオは無矛盾であること、そのパラメータ領域が強い一次相転移実現のための条件とほぼ同等であること、などについて明らかにした。

素粒子標準模型の最小限の拡張である、複素シングレットスカラー場を一つだけ導入したCxSM (complex singlet extension of the Standard Model)を検討した。この模型では複素スカラー場の虚部が暗黒物質粒子となる。また実部は標準模型ヒッグス場と混合し、質量固有状態 h_1, h_2を構成する。この模型において、暗黒物質とクォークの散乱振幅はスカラー粒子 h_1により媒介されるものと、 h_2が媒介するものがある。h_1, h_2の質量が縮退（ほぼ同程度）であれば、暗黒物質-原子核（クォーク）の散乱振幅は相殺し、暗黒物質の直接探索実験の結果と整合する。これを「縮退スカラーシナリオ」と呼ぶ。今年度は縮退スカラーシナリオがもたらす現象論的帰結について調べた。この模型は標準模型ヒッグス場に加えて余分なスカラー場を含むので、強い電弱一次相転移を実現する可能性がある。縮退スカラーシナリオの下で強い電弱一次相転移が実現すること、それはスカラーポテンシャルがCP不変性を破る場合でも維持されること、を明らからにした。またその際に発生する重力波について定量的に調べ、将来実験での観測可能性を指摘した。また、縮退スカラーシナリオを多重臨界点原理に基づいて調べた。複数の縮退した真空エネルギー密度の存在を多重臨界点と呼ぶ。標準模型の場合は量子効果により、低エネルギーと高エネルギーの両スケールの間で多重臨界点が存在することが知られている。本研究では、CxSMの場合はスカラーポテンシャルの構造の特徴から電弱スケールで多重臨界点が存在すること、多重臨界点原理が要請する模型のパラメータ領域と縮退スカラーシナリオは無矛盾であること、そのパラメータ領域が強い一次相転移実現のための条件とほぼ同等であること、などについて明らかにした。