計画班: D25
スカラー場のダイナミックスとそれを背景とするバリオン数生成
| 研究代表者 | 豊田 文彦 | 近畿大学・教授 |
|---|
| 船久保 公一 | 佐賀大学・教授 |
|---|
重要な成果
宇宙のバリオン非対称を電弱相転移のスカラー場（Higgs場）のダイナミックスから導く可能性について議論した。特に、一次相転移のBubble Wallの表面における過渡的CPの破れが重要であるとの指摘を行った。現実の模型に関してはMSSM（最小超対称模型）ではいくつかの困難があることを示した。これに対し、NMSSMではμ-問題の解決と共に、過渡的CPの破れが起こる可能性を指摘した。
年度毎の進展と成果
平成13年度
スカラー場において、一般に時間に依存する背景場があるとき、量子揺らぎが成長することがある。ここでは背景場の振動の原点付近を近似し、かつスカラー場が荷電を持つ場合の荷電生成の様子を数値シミュレーションで示した。
平成14年度
多成分スカラー場としてSUSY模型（MSSM）に基づいた ヒッグズ場 を考えその有効ポテンシャルを計算する。我々は以前 s-quark coupling に CP の破れの無い場合の分析を行ったが、今回 CP の破れが大きい場合を調べてみた。その結果、極めて狭い範囲ではあるが電弱バリオン生成と実験に矛盾しないパラメーター領域の存在することが分かった。
平成15年度
電弱相転移でバリオン生成を説明するには最小超対称模型（MSSM）でもヒッグズの質量と結合定数について制限がつき現在の実験値はその制限を越える可能性がある。そこで我々はMSSMを拡張する方法であるNext-to-MSSM (NMSSM)を考え, SU(2)一重項のスカラー場を導入する。我々は s-quark coupling にCPの破れのない場合にヒッグズの有効ポテンシャルを計算し、singlet scalarに伴う新しいパラメーターの領域を決定した。
平成16年度
NMSSM 模型の次の段階としてs-quark coupling にCPの破れのある場合のヒッグズの有効ポテンシャルを計算し、Higgs scalarと pseudo-scalarの mass spectrumを求め実験と矛盾しないパラメーター領域を定めた。更に、1-loop の寄与を高温展開で評価し、1次転移の起こるパラメーター領域を調べた。
平成17年度
Singlet scalarの導入によりにより、小さいHiggs massでもZ bosonとのcouplingが小さく現在の実験では見えない可能性がある。一方、このパラメーター領域でHiggs の有効ポテンシャルから電弱相転移を調べると単純な一次相転移以外に２段階転移などが現れ、かなり複雑になる。
平成18年度
NMSSM における新しいsinglet scalar の導入はバリオン数を破るゲージ場の配位（sphaleron）の存在に大きな影響を与えると考えられる。我々はsphaleronの存在条件をチェックし、sphaleronの数値解を求めた。次に、sphaleron遷移を含む電弱バリオン生成の確率を計算し、過渡的CPの破れが起こり易くなるかどうかについても調べてゆく予定である。
国内会議招待講演
- 船久保公一, 「Elegtroweak and Inflationary Baryogenesis」, 東京大学素粒子論セミナー, 2001年5月7日
- 船久保公一, 「Preheating and Baryogenesis」, 富山大学素粒子論セミナー, 2001年5月16日
- 船久保公一, 「Preheating and Charge Generation」, 名古屋大学素粒子論セミナー, 2001年6月26日
- 船久保公一, 「Parametric Resonance and Charge Generation」, 「新世紀の素粒子像」研究会(京都大学基礎物理学研究所), 2001年7月10日
- 船久保公一, 「Electroweak Baryogenesis」, 「熱場の量子論とその応用」研究会(京都大学基礎物理学研究所), 2001年8月8日
- 船久保公一, 「Sphaleron Process and L-to-B Conversion」, 「フレーバー混合とCPの破れ、物質の起源」(京都大学基礎物理学研究所), 2002年5月9日
- 船久保公一, 「Electroweak Baryogenesis」, 第8回「高エネルギー物理学と宇宙像」セミナー(KEK国際交流センター), 2004年6月4日
- 船久保公一, 「Electroweak Phase transition in the Supersymmetric Models」, 「Electroweak Baryogenesis」, 大阪大学素粒子論セミナー, 2004年10月7日
- 船久保公一, 「Higgs Mass and Electroweak Phase Transition」, 広島ヒッグズ研究会2005, 2005年3月4日
- 船久保公一, 「Status of Electroweak Baryogenesis」, 「CPの破れと物質生成」研究会（京都大学基礎物理学研究所）, 2005年1月12-15日
- 船久保公一, 「Phase Transition im the NMSSM」, 東京大学宇宙線研セミナー, 2005年3月10日
- 船久保公一, 「Phase Transition in the NMSSM」, 名古屋大学物理学教室談話会, 2005年6月28日
- 船久保公一, 「Phase Transitions in the Supersymmetric Standard Models」, 東京工業大学宇宙物理学理論コロキウム（東京工業大学理工学研究科）, 2007年2月16日
査読付国際誌
- Koichi Funakubo, Akira Kakuto, Shoichiro Otsuki and Fumihiko Toyoda, ``Charge Generation in an Oscillating Background'', Progress of Theoretical Physics 105-5 (2001) 773 -- 788
- Koichi Funakubo, Shuichiro Tao and Fumihiko Toyoda, ``CP Violation im the Higgs Sector ana a Phase Transition in the MSSM'', Progress of Theoretical Physics 109-3 (2003) 415 -- 432
- Koichi Funakubo, and Shuichiro Tao , ``The Higgs Sector in the Next-to-MSSM'', Progress of Theoretical Physics 113-2 (2005) 821 -- 842
- Koichi Funakubo, Shuichiro Tao and Fumihiko Toyoda, ``Phase Transitions in the NMSSM'', Progress of Theoretical Physics 114-2 (2005) 369 -- 389
- Koichi Funakubo, Akira Kakuto, Shuichiro Tao and Fumihiko Toyoda, ``Sphalerons in the NMSSM'', Progress of Theoretical Physics 114-5 (2005) 1069 -- 1082
プレプリント
- K.Funakubo, S.Tao and F.Toyoda, ``CP Violation in the Higgs Sector and Phase Transition in the MSSM'', hep-ph/0211238
- K.Funakubo, and S.Tao , ``The Higgs Sector in the Next-to-MSSM'', hep-ph/0409294
- Koichi Funakubo, Akira Kakuto, Shuichiro Tao and Fumihiko Toyoda, ``Sphalerons in the NMSSM'', hep-ph/0506156
- Koichi Funakubo, Shuichiro Tao and Fumihiko Toyoda, ``Phase Transitions in the NMSSM'', hep-ph/0501052
学会発表リスト
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮, 「予加熱と電弱バリオン生成」, 日本物理学会 第56回年次大会, 2001年3月28日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「欠陥形成による電弱バリオン生成」, 日本物理学会 第57回年次大会, 2002年3月24日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「宇宙初期の電弱相転移の次数について」, 日本物理学会 2002年秋季大会, 2002年9月16日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「予加熱における欠陥形成とCPの破れ」, 日本物理学会 第58回年次大会, 2003年3月31日
- 豊田文彦船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「Electroweak Baryogenesis in the Next-to-MSSM」, 日本物理学会 2004年春季大会, 2004年3月30日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「Sphalerons in the Next-to-MSSM」, 日本物理学会 第60回年次大会, 2005年3月24日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「NMSSMでの電弱相転移の次数CPの破れ」, 日本物理学会 第60回年次大会, 2005年3月24日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「Sphaleron solution and energy in the NMSSM」, 日本物理学会 2005年秋期大会, 2005年9月14日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「電弱相転移の相構造について」, 日本物理学会 2007年春期大会, 2007年3月25日
- 豊田文彦、船久保公一、角藤亮、田尾周一郎, 「NMSSMにおける有限温度スファラロン」, 日本物理学会 2007年春期大会, 2007年3月27日
ホームページ
- http://dirac.phys.saga-u.ac.jp/