津村浩二 (ICTP) 立命館大学 20/12/2008

津村浩二 (ICTP)
立命館大学
20/12/2008
Liliana Velasco-Sevilla (ICTP) との共同研究
まとめ
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Flavon は LHC で発見可能。
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Flavon 模型はフレーバーの破れに対する様々な現象論を提供する。
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LFV, g-2, bs g, top decy による制限
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Flavon の生成と崩壊
目次：
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What’s flavon?
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Flavon 模型に於けるフレーバーの破れ
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低エネルギー実験による制限
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Flavon の生成と崩壊
Ritsumei, 20 Dec 2008
Koji TSUMURA
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What’s flavon?
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フェルミオンの質量階層性
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Froggatt-Nielsen 機構
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Flavon のフレーバーを破る相互作用
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LHC と Flavon
Ritsumei, 20 Dec 2008
Koji TSUMURA
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素粒子標準模型の成功
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素粒子標準模型の成功＝ゲージ理論の成功：
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相対論的場の量子論
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電磁気力、弱い力、強い力をゲージ理論により記述
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LEPによる精密測定の結果と良く一致 (ループレベル!!)
ヒッグスセクターは未知：
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ヒッグスは見つかってない
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フェルミオンの質量とヒッグス結合の比例関係は未確認
そもそも上手く記述出来るが何も説明してない
Ritsumei, 20 Dec 2008
Koji TSUMURA
フェルミオン質量の階層性
Ritsumei, 20 Dec 2008
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標準模型に於けるフェルミオン質量
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湯川相互作用
対角化 (フェルミオン場の再定義)
質量階層性は湯川行列の構造で決まる
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フレーバー混合
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弱い相互作用 (フレーバーを破る)
フレーバー混合のCKM行列も湯川行列から決まる
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湯川相互作用 (フレーバーを保存)
Ritsumei, 20 Dec 2008
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小林益川行列
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クオークセクターについて実験から分かっていること
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大きな質量階層性
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小さな混合
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レプトンセクターについて
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荷電レプトンも湯川相互作用から質量を得る？
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Tau-bottom unification in GUTs
しかし,
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ニュートリノの極小質量は新たな質量スケールを示唆?
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See-saw 機構 ?
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輻射補正によって質量を獲得 (Zee-Babu) ?
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...大きな混合？
質量階層性とフレーバー混合の理解はクオークセクターより難解？
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Froggatt-Nielsen 機構
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フレーバー対称性を導入して階層性を作る
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U(1):Froggatt-Nielsen機構
有効ラグランジアン
と採ればU(1)不変。
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Flavon場が真空期待値
を取ると
はO(1)の数。
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例：
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U(1) chargeを適当に選んで
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実験にまずまず合う階層的な質量と混合を得る
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Flavon 模型の拡張について
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非可換群への拡張：
Ad-hoc にU(1) chargeを選ぶのを避けられる
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Gauge化：
質量ゼロの南部ゴールドストーンボソンを避ける
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SUSY化：
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Multi-Flavon化：
...
今日の話は一番簡単なU(1)の模型で考える
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Flavon 相互作用
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Flavonの１次まで展開：
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質量を対角化した基底で
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Flavon 相互作用まとめ
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Flavon とフェルミオンの相互作用
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典型的にはフェルミオンの質量に依存した結合
ヒッグスと類似
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一般にフレーバーを破る相互作用を持つ
ヒッグスとの違い
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種々の可能性（今後の拡張など）
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Flavon とヒッグスの混合
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Flavon のゲージ相互作用
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例：
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VLはCKM行列と関係：VL~VR~VCKM
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ULはMNS行列と関係：UL~UMNS, UR~1
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低エネルギー実験による制限
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レプトンフレーバーを破る過程
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g-2 精密測定
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bs g
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Top quark 崩壊
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Flavonへの制限
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Flavonの特徴であるフレーバーの破れから強い制限
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g-2:
Q: どのくらい軽いFlavonが可能か？
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t3m
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ツリーレベルの寄与
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実験の制限は Br < 10-8 なので十分小さい
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me g
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ループレベルだが内線にタウが飛ぶことで大きな寄与
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実験の制限は Br < 10-11 ：危険
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me g
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実際、
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避けるためには、
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大きいvf >500GeV
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MNS行列への荷電レプトンの寄与を調整
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g-2
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me g と同様にタウループが効く
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me g に比べれば少し弱い制限 am <10-12
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基本的に me g の制限を避けられれば同時に避けられる
Ritsumei, 20 Dec 2008
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bs g
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2HDMの荷電ヒッグスは bs g から強く制限される。
が、それはトップ湯川とトップの大質量のおかげ！！
Flavonは中性カレントでフレーバーを帰るので大きな寄与なし。
SMとほぼ変わらず
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Top quark 崩壊
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TEVATRONの統計量では足りないが、
LHCで top稀崩壊は分岐比で10-6まで調べられる予定。
しかし、、、
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Top-Flavon 結合
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“top-flavon” 結合は小さい？
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top-quark の質量が電弱スケールであることの帰結
yt~1 が fL3=fR3=0 に対応
U(1) charge zero
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U(1) charge Non-zero の時
FCNC のある Higgs boson
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標準模型における “top-Higgs” 結合の役割
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top-quark loop!!
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ggH (ヒッグスのメイン生成モード)
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Hgg (軽いヒッグスの検出モード)
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Flavon at the LHC
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Flavon 崩壊
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Top quark 崩壊
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gg-fusion 機構
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FCNC gutf
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Flavon崩壊
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ツリーレベルではフェルミオンのみに崩壊
ただしフレーバーの異なるペア有り
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ループレベルではゲージボソン(g,W,Z,g)に崩壊
cf. SMヒッグスはツリーでWW,ZZへ崩壊
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Flavon 崩壊 case 1
flavon
SM Higgs boson
Gauge: No f  VV (V=Z,V)
Large : f  bb, tt, tt
FCNC: f  tc, tu, bs, tm
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Flavon 崩壊 case 2
flavon
SM Higgs boson
Gauge: No f  VV (V=Z,V,g)
Large : f  bb , tt, Small: tt
Large FCNC: f  tc, tu, bs, tm
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Large Hadron Collider (LHC)
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... 建設中
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... メンテナンス中
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LHC
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陽子陽子コライダー sq(s)=14TeV
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周長26.7km (cf.名古屋地下鉄環状線 26.4km)
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ATLAS,CMS: ヒッグス、New physics
ALICE: QGP, LHCb:B physics
Ritsumei, 20 Dec 2008
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ヒッグスとの類似
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LHCにおけるヒッグス生成過程の復習
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ggH
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VBF
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qq’WH
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gg,qqttH
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ヒッグス生成 @ LHC
SM Higgs boson
Flavon はゲージ相互作用無し、トップとの結合も小さい。
どうやってFlavonを生成するか?
Ritsumei, 20 Dec 2008
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荷電ヒッグスとの類似
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LHCにおける荷電ヒッグス生成過程の復習
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tbH+
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qqH+H-
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gbtH-
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ggtbH-
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Flavon生成
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フレーバーを破る生成過程
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LHCではtopが大量生成される
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gとuのパートン分布は大きい
Gluon-fusion
(ある程度のKtt または bottomループ)
Ritsumei, 20 Dec 2008
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Top quark 崩壊
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Flavonが軽い場合 (mf<mt), top quark FC 崩壊
Red line is expected reach at the LHC
Ritsumei, 20 Dec 2008
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gg-fusion 機構
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Gluon fusion は大きな生成断面積?
強くk33成分に依存！
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FCNC 生成過程 gutf
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top-flavon 結合が小さい時、
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まとめ
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Flavon は LHC で発見可能。

Flavon 模型はフレーバーの破れに対する様々な現象論を提供する。
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LFV, g-2, bs g, top decy による制限
軽い Flavon が可能！
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Flavon の生成と崩壊
LHCでの作ることが出来、特徴的な崩壊パターンを持つ！
Ritsumei, 20 Dec 2008
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