新たなゲージ対称性に基づいた第五の力を持つ素粒子模型の探究

基于新规范对称性的第五力基本粒子模型探索

• 批准号: 22KJ0556
• 负责人: 中山 悠平
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0556/
• 关键词: 暗黒物質; 超対称性; 加速器実験; 素粒子論; 宇宙論; 標準模型を超えた物理

今年度は小さな質量差のある暗黒物質理論について研究を実施した. 暗黒物質の典型的な例として, 暗黒セクターの粒子そのものの質量は大きいが, 暗黒セクターの粒子間の質量の差はそれに比べて十分小さい系が挙げられる. このような粒子は質量差の小ささ故に寿命が長く, 加速器実験においてシグナルをもたらす可能性があり, 暗黒物質探索では重要な対象である. 我々の研究では, そのような系のベンチマーク模型として, 超対称理論に現れるWinoに着目してその崩壊を理論的に研究した.Winoの崩壊率に対して電弱相互作用による1次の補正効果を安直に計算すると, (Wino の質量)/(Wino の質量差)という巨大な因子が現れ摂動論が破綻する. 研究の結果, この問題は電磁相互作用によるカイラル対称性の破れをカイラル摂動論に取り入れることで解決できることが分かった.ただしカイラル摂動論は元々くりこみ不可能な理論である. すなわち, 物理量の計算に必要なパラメターの中に, 自分自身だけではその値を確定できないものが存在する. 今の場合でいうと, 電磁相互作用によるカイラル対称性の破れに対応する項の係数の値は, カイラル摂動論だけでは決定できない.従って崩壊率の予言をするには電弱理論との接続が必要になる. これに伴って必要な計算を実施した結果, (Wino の質量)/(Wino の質量差)のような不合理な因子は全て相殺し, 最終結果には現れないことが確認された. 最終的に電弱相互作用の効果は1ループレベルではWinoの崩壊率に対して数%程度の寄与を与えることが分かった.

今年，我们对质量差异很小的暗物质理论进行了研究。暗物质的一个典型例子是一个系统中有大量粒子的系统，但是黑暗区域之间的质量差异很小。由于质量差异很小，这些颗粒的寿命很长，并且可以在加速器实验中产生信号，并且是寻找暗物质的重要对象。在我们的研究中，我们专注于Wino，它以超对称理论为基准的模型出现，并研究了其衰变。如果我们简单地计算了Wino的衰减率的电动相互作用的一阶校正效果，则出现一个巨大的因素（Wino Mass）/（Wino质量差异），并且扰动理论崩溃了。研究结果，可以通过将电磁相互作用引起的手性对称性分解为手性扰动理论来解决。但是，手性扰动理论最初是一种无法重新归一化的理论。换句话说，在计算物理量所需的参数中，有些参数不能单独确定。在当前情况下，术语的系数值对应于电磁相互作用而导致的手性对称性的崩溃，不能单独通过手性扰动理论确定。因此，为了预测衰减速率，需要与电子理论的联系。由于必要的计算，可以证实所有非理性因素（例如（Wino Mass）/（Wino质量差））被取消，而不会出现在最终结果中。最后，发现Electroweak互动的效果给Wino在一个环水平上的衰减率提供了约百分之几的贡献。

项目成果

Double Higgs boson production at NLO in the high-energy limit: complete analytic results

NLO 在高能极限下产生双希格斯玻色子：完整的分析结果

• DOI: 10.1007/jhep01
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of High Energy Physics
• 影响因子: 5.4
• 作者: J. Davies;G. Mishima;M. Steinhauser;D. Wellmann
• 通讯作者: D. Wellmann