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

希格斯扇区新物理信号的表达与抑制机制

基本信息

批准号：
22K03616
负责人：
曹基哲
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Ochanomizu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

我们研究了CXSM（标准模型的复杂单元扩展），该CXSM仅引入一个复杂的单重标量表场，这是基本粒子标准模型的最小扩展。在此模型中，复杂标量场的假想部分变成暗物质颗粒。实际部分与标准模型HIGGS字段混合在一起，以形成质量特征态H_1和H_2。在此模型中，暗物质和夸克的散射幅度由标量粒子H_1和H_2介导。如果H_1和H_2的质量是退化的（几乎相似的），则暗物质 - 核核（Quark）的散射幅度被抵消，并且与直接搜索实验的深色物质结果一致。这称为“变态标量场景”。今年，我们研究了退化标量情景的现象学后果。该模型除了标准模型HIGGS字段外，还包含一个额外的标量场，这可能会导致强大的Electroweak一阶相变。据透露，在退化的标量场景下实现了强型电动一阶相变，即使标量电势违反了CP不变性，也可以保持。此外，定量研究了此时产生的引力波，指出了未来实验中观察的可能性。此外，根据多个临界点原理研究了退化标量场景。多个退化真空能密度的存在称为多个临界点。在标准模型的情况下，众所周知，由于量子效应，低能和高能量尺度之间存在多个关键点。在这项研究中，我们已经澄清说，在CXSM的情况下，由于标量电位的结构特性，在电动级量表上存在多个关键点，即由多个关键点原理要求的模型的参数区域和退化标量场景是一致的，并且参数区域几乎等于现实的强度第一阶相位的条件。