東北大学研究者紹介

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ヤマダ　ヨウイチ

山田　洋一

Yoichi Yamada

所属

大学院理学研究科　物理学専攻　量子基礎物理学講座（素粒子・宇宙理論分野）

職名

助教

学位

博士（理学）（東京大学）
理学修士（東京大学）

researchmap

https://researchmap.jp/read0052299

J-GLOBAL ID

200901072730067606

経歴 2

1995年9月～ 1996年8月

ウィスコンシン大学マディソン校　研究員
1994年4月～ 1995年8月

日本学術振興会特別研究員　研究員

学歴 2

東京大学　理学系研究科　物理学

～ 1993年3月31日
東京大学　理学部　物理学科

～ 1988年3月31日

委員歴 1

日本物理学会　素粒子論領域運営委員

2013年4月～ 2014年3月

所属学協会 1

日本物理学会

研究キーワード 1

素粒子論

研究分野 1

自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理に関する理論 /

論文 42

One-loop QCD amplitudes in the Feynman-diagram gauge 査読有り

Kaoru Hagiwara, Kentarou Mawatari, Youichi Yamada, Ya-Juan Zheng

Physical Review D　110　(5)　056021　2024年9月12日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevd.110.056021 　

ISSN：2470-0010

eISSN：2470-0029

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Scattering amplitudes for the massless QCD process, qq¯→q′q¯′, are calculated in the one-loop order in the Feynman-Diagram (FD) gauge, where gluons are quantized on the light cone with opposite direction of the three-momenta. We find non-decoupling of the Faddeev-Popov ghosts and nonconventional UV singularities in dimensional regularization. The known QCD amplitudes with asymptotic freedom are reproduced only after summing propagator and vertex corrections. By quantizing gluons in the Feynman gauge on the FD gauge background, we obtain the one-loop improved FD gauge amplitudes. Published by the American Physical Society 2024
The MSSM without gluinos; an effective field theory for the stop sector 査読有り

Jason Aebischer, Andreas Crivellin, Christoph Greub, Youichi Yamada

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C　77　(11)　740　2017年11月

DOI： 10.1140/epjc/s10052-017-5318-3 　

ISSN：1434-6044

eISSN：1434-6052
Higgs-bosons couplings to quarks and leptons in the supersymmetric Standard Model with a gauge singlet 査読有り

Andreas Crivellin, Youichi Yamada

JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS　1511　(11)　056　2015年11月

DOI： 10.1007/JHEP11(2015)056 　

ISSN：1029-8479
Electroweak two-loop contribution to the mass splitting within a new heavy SU(2)(L) fermion multiplet 査読有り

Youichi Yamada

PHYSICS LETTERS B　682　(4-5)　435-440　2010年1月

DOI： 10.1016/j.physletb.2009.11.044 　

ISSN：0370-2693

eISSN：1873-2445
b→sνν decay in the MSSM: Implicatiom of b→sγ at large tanβ 査読有り

Youichi Yamada

Physical Review D　77　(1)　014025　2008年1月

DOI： 10.1103/PhysRevD.77.014025 　

ISSN：2470-0010

eISSN：2470-0029
Two-loop SUSY QCD correction to the gluino pole mass

Y Yamada

NUCLEAR PHYSICS B-PROCEEDINGS SUPPLEMENTS　157　167-171　2006年7月

DOI： 10.1016/j.nuclphysbps.2006.03.045 　

ISSN：0920-5632
Supersymmetry parameter analysis: SPA convention and project 査読有り

J. A. Aguilar-Saavedra, A. Ali, B. C. Allanach, R. Arnowitt, H. A. Baer, J. A. Bagger, C. Balazs, V. Barger, M. Barnett, A. Bartl, M. Battaglia, P. Bechtle, G. Belanger, A. Belyaev, E. L. Berger, G. Blair, E. Boos, M. Carena, S. Y. Choi, F. Deppisch, A. De Roeckl, K. Deschl, M. A. Diaz, A. Djouadil, B. Dutta, S. Dutta, H. Eberl, J. Ellis, J. Erler, H. Fraas, A. Freitas, T. Fritzsche, P. M. Godbole, G. J. Gounaris, J. Guasch, J. Gunion, N. Haba, H. E. Haber, K. Hagiwara, L. Han, T. Hang, H. -J. He, S. Heinemeyer, S. Hesselbach, K. Hidaka, I. Hinchliffe, M. Hirsch, K. Hohenwarter-Sodekl, W. Hollik, W. S. Hou, T. Hurth, I. Jack, Y. Jiang, D. R. T. Jones, J. Kalinowski, T. Kamon, G. Kane, S. K. Kang, T. Kernreiter, W. Kilian, C. S. Kim, S. F. King, O. Kittel, M. Klasen, J. -L. Kneur, K. Kovarik, M. Kramer, S. Kraml, R. Lafaye, P. Langacker, H. E. Logan, W. -G. Ma, W. Majerotto, H. -U. Martyn, K. Matchev, D. J. Miller, M. Mondragon, G. Moortgat-Pick, S. Moretti, T. Mori, G. Moultaka, S. Muanza, M. M. Muehlleitner, B. Mukhopadhyaya, U. Nauenberg, M. M. Nojiri, D. Nomura, H. Nowak, N. Okada, K. A. Olive, W. Oller, M. Peskin, T. Pehn, G. Polesello, W. Porod, F. Quevedo, D. Rainwater, J. Reuter, P. Richardson, K. Rolbieckid, P. Roy, R. Ruckl, H. Rzehak, P. Schleper, K. Siyeon, P. Skands, P. Slavich, D. Stockinger, P. Sphicas, M. Spira, T. Tait, D. R. Tovey, J. W. F. Valle, C. E. M. Wagner, Ch. Weber, G. Weiglein, P. Wienemann, Z. -Z. Xing, Y. Yamada, J. M. Yang, D. Zerwas, P. M. Zerwas, R. -Y. Zhang, X. Zhang, S. -H. Zhu

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C　46　(1)　43-60　2006年4月

DOI： 10.1140/epjc/s2005-02460-1 　

ISSN：1434-6044

eISSN：1434-6052
Two-loop SUSY QCD correction to the gluino pole mass 査読有り

Y Yamada

PHYSICS LETTERS B　623　(1-2)　104-110　2005年9月

DOI： 10.1016/j.physletb.2005.08.004 　

ISSN：0370-2693
Large tan β SUSY QCD Corrections to B → X_sγ

Y. Yamada

Journal of the Korean Physical Society　45　S483-S488　2004年11月

ISSN：0374-4884
Full one-loop corrections to SUSY Higgs boson decays into charginos 査読有り

H Eberl, W Majerotto, Y Yamada

PHYSICS LETTERS B　597　(3-4)　275-284　2004年9月

DOI： 10.1016/j.physletb.2004.07.021 　

ISSN：0370-2693

eISSN：1873-2445
Beyond leading-order corrections to B(/)- → X_s γ at large tan β: The charged-Higgs-boson contribution 査読有り

F. Borzumati, C. Greub, Y. Yamada

Physical Review D　69　(5)　055005　2004年3月

DOI： 10.1103/PhysRevD.69.055005 　

ISSN：0556-2821
Scale- and gauge-independent mixing angles for scalar particles 査読有り

Espinosa, JR, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　67　(3)　036003　2003年2月

DOI： 10.1103/PhysRevD.67.036003 　

ISSN：0556-2821
One-loop corrections to neutral Higgs boson decays into neutralinos 査読有り

H Eberl, M Kincel, W Majerotto, Y Yamada

NUCLEAR PHYSICS B　625　(1-2)　372-388　2002年3月

DOI： 10.1016/S0550-3213(02)00008-1 　

ISSN：0550-3213

eISSN：1873-1562
Two-loop renormalization of tan β and its gauge dependence 査読有り

Y. Yamada

Physics Letters B　530　(1-4)　174-178　2002年3月

DOI： 10.1016/S0370-2693(02)01324-2 　

ISSN：0370-2693
One-loop corrections to the chargino and neutralino mass matrices in the on-shell scheme 査読有り

H Eberl, M Kincel, W Majerotto, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　64　(11)　115013　2001年12月

DOI： 10.1103/PhysRevD.64.115013 　

ISSN：2470-0010

eISSN：2470-0029
Gauge dependence of the on-shell renormalized mixing matrices 査読有り

Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　64　(3)　036008　2001年8月

DOI： 10.1103/PhysRevD.64.036008 　

ISSN：0556-2821
Improved supersymmetric QCD corrections to Higgs boson decays into quarks and squarks 査読有り

H Eberl, K Hidaka, S Kraml, W Majerotto, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　62　(5)　055006　2000年9月

ISSN：0556-2821
Low-scale anomalous U(1) and decoupling solution to supersymmetric flavor problem 査読有り

S Komine, Y Yamada, M Yamaguchi

PHYSICS LETTERS B　481　(1)　67-73　2000年5月

DOI： 10.1016/S0370-2693(00)00443-3 　

ISSN：0370-2693

eISSN：1873-2445
Probing the nature of compactification with Kaluza-Klein excitations at the Large Hadron Collider 査読有り

P Nath, Y Yamada, M Yamaguchi

PHYSICS LETTERS B　466　(2-4)　100-106　1999年11月

DOI： 10.1016/S0370-2693(99)01141-7 　

ISSN：0370-2693
Impact of bosonic decays on the search for τ(/)～₂ and ν(/)～_I 査読有り

A. Bartl, H. Eberl, K. Hidaka, S. Kraml, T. Kon, W. Majerotto, W. Porod, Y. Yamada

Physics letters B　460　(1-2)　157-163　1999年8月

DOI： 10.1016/S0370-2693(99)00745-5 　

ISSN：0370-2693
Neutralino decays at the CERN LHC 査読有り

MM Nojiri, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　60　(1)　015006　1999年7月

ISSN：0556-2821
SUSY-QCD corrections to top and bottom squark decays into Higgs bosons 査読有り

A Bartl, H Eberl, K Hidaka, S Kraml, W Majerotto, W Porod, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　59　(11)　115007　1999年6月

ISSN：0556-2821
Radiative corrections to a supersymmetric relation: A new approach 査読有り

S Kiyoura, MM Nojiri, DM Pierce, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　58　(7)　075002　1998年10月

ISSN：0556-2821
Bosonic decays of t(/)～₂ and b(/)～₂ 査読有り

A. Bartl, H. Eberl, K. Hidaka, S. Kraml, T. Kon, W. Majerotto, W. Porod, Y. Yamada

Physics Letters B　435　(1-2)　118-124　1998年9月

DOI： 10.1016/S0370-2693(98)00787-4 　

ISSN：0370-2693
Slepton production as a probe of the squark mass scale 査読有り

MM Nojiri, DM Pierce, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　57　(3)　1539-1552　1998年2月

DOI： 10.1103/PhysRevD.57.1539 　

ISSN：0556-2821
SUSY-QCD corrections to stop and sbottom decays into W^± and Z⁰ bosons 査読有り

A.~Bartl, H.~Eberl, K.~Hidaka, S, Kraml, W.~Majerotto, A. Bartl, H. Eberl, K. Hidaka, S. Kraml, W. Majerotto, W. Porod, Y. Yamada

Physics Letters B　419　(1-4)　243-252　1998年2月

DOI： 10.1016/S0370-2693(97)01475-5 　

ISSN：0370-2693
Light Higgsino dark matter 査読有り

M Drees, MM Nojiri, DP Roy, Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　56　(1)　276-290　1997年7月

DOI： 10.1103/PhysRevD.56.276 　

ISSN：0556-2821
QCD corrections to Higgs boson decays into squarks in the minimal supersymmetric standard model 査読有り

A Bartl, H Eberl, K Hidaka, T Kon, W Majerotto, Y Yamada

PHYSICS LETTERS B　402　(3-4)　303-313　1997年6月

DOI： 10.1016/S0370-2693(97)00457-7 　

ISSN：0370-2693
Impact of squark pair decay modes on search for supersymmetric neutral Higgs bosons 査読有り

A Bartl, H Eberl, K Hidaka, T Kon, W Majerotto, Y Yamada

PHYSICS LETTERS B　389　(3)　538-544　1996年12月

DOI： 10.1016/S0370-2693(96)01312-3 　

ISSN：0370-2693
Radiative corrections to sfermion mass splittings 査読有り

Y Yamada

PHYSICAL REVIEW D　54　(1)　1150-1154　1996年7月

DOI： 10.1103/PhysRevD.54.1150 　

ISSN：0556-2821
QCD corrections to the decay H⁺→tb(/)- in the Minimal Supersymmetric Standard Model 査読有り

A. Bartl, H. Eberl, K. Hidaka, T. Kon, W. Majerotto, Y. Yamada

Physics Letters B　378　(1-4)　167-174　1996年6月

DOI： 10.1016/0370-2693(96)00388-7 　

ISSN：0370-2693
QCD corrections to the decay H⁺→t#T～#TRb#Tb#T～#TR-#TR in the Minimal Supersymmetric Standard Model 査読有り

A. Bartl, H. Eberl, K. Hidaka, T. Kon, W. Majerotto, Y. Yamada

Physics Letters B　373　(1-3)　117-124　1996年4月

DOI： 10.1016/0370-2693(96)00150-5 　

ISSN：0370-2693
Electroweak precision measurements and the minimal supersymmetric standard model

Y Yamada, K Hagiwara, S Matsumoto

PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT　123　(123)　195-202　1996年

ISSN：0375-9687
SUPERSYMMETRIC CONTRIBUTIONS TO THE QUARK-LEPTON UNIVERSALITY VIOLATION IN CHARGED CURRENTS 査読有り

K HAGIWARA, S MATSUMOTO, Y YAMADA

PHYSICAL REVIEW LETTERS　75　(20)　3605-3608　1995年11月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.75.3605 　

ISSN：0031-9007
Decoupling of the ε-scalar mass in softly broken supersymmetry 査読有り

I. Jack, D. R. T. Jones, S. P. Martin, M. T. Vaughn, Y. Yamada

Physical Review D　50　(9)　R5481-R5483　1994年11月

DOI： 10.1103/PhysRevD.50.R5481 　

ISSN：2470-0010

eISSN：2470-0029
2-LOOP RENORMALIZATION-GROUP EQUATIONS FOR SOFT SUPERSYMMETRY-BREAKING SCALAR INTERACTIONS - SUPERGRAPH METHOD 査読有り

Y YAMADA

PHYSICAL REVIEW D　50　(5)　3537-3545　1994年9月

DOI： 10.1103/PhysRevD.50.3537 　

ISSN：0556-2821
2-LOOP RENORMALIZATION OF GAUGINO MASSES IN GENERAL SUPERSYMMETRIC GAUGE-MODELS 査読有り

Y YAMADA

PHYSICAL REVIEW LETTERS　72　(1)　25-27　1994年1月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.72.25 　

ISSN：0031-9007
2-LOOP RENORMALIZATION OF GAUGINO MASS IN SUPERSYMMETRIC GAUGE-MODEL 査読有り

Y YAMADA

PHYSICS LETTERS B　316　(1)　109-111　1993年10月

DOI： 10.1016/0370-2693(93)90665-5 　

ISSN：0370-2693
SUSY AND GUT THRESHOLD EFFECTS IN SUSY SU(5) MODELS 査読有り

Y YAMADA

ZEITSCHRIFT FUR PHYSIK C-PARTICLES AND FIELDS　60　(1)　83-93　1993年9月

DOI： 10.1007/BF01650433 　

ISSN：0170-9739
GRAND UNIFICATION THRESHOLD EFFECTS IN SUPERSYMMETRIC SU(5) MODELS 査読有り

K HAGIWARA, Y YAMADA

PHYSICAL REVIEW LETTERS　70　(6)　709-712　1993年2月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.70.709 　

ISSN：0031-9007
PROBING THE ONE-LOOP ZGG VERTEX AT HADRON COLLIDERS 査読有り

K HAGIWARA, T KURUMA, Y YAMADA

NUCLEAR PHYSICS B　369　(1-2)　171-188　1992年1月

ISSN：0550-3213
Three-jet distributions from the one-loop Zgg vertex at e⁺e^- colliders 査読有り

K. Hagiwara, T. Kuruma, Y. Yamada

Nuclear Physics B　358　80-96　1991年2月

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講演・口頭発表等 6

b → sνν decay in the MSSM at large tan β 国際会議

3rd International Workshop on "B Factories and New Measurements" (BNM 2008)　2008年1月24日
Two-loop SUSY QCD correction to the gluino pole mass 国際会議

7th International Symposium on Radiative Corrections (RADCOR 2005)　2005年10月2日
Two-loop SUSY QCD correction to the gluino pole mass 国際会議

13th International Conference on Supersymmetry and Unification of Fundamental Interactions (SUSY 2005)　2005年7月18日
Radiative corrections in SUSY phenomenology 国際会議

12th International Conference on Supersymmetry and Unification of Fundamental Interactions (SUSY 2004)　2004年6月17日
Large tan β SUSY QCD corrections to B -> X_s γ 国際会議

2nd International Conference on Flavor Physics (ICFP 2003)　2003年10月6日
Two-loop renormalization of tan β and its gauge dependence 国際会議

10th International Conference on Supersymmetry and Unification of Fundamental Interactions (SUSY02)　2002年6月17日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 10

素粒子理論競争的資金

1990年4月～継続中
フレーバ混合における標準理論を超え物の的研究

日笠健一, 山口昌弘, 北野龍一郎, 山田洋一, 棚橋誠治, 戸部和弘, 諸井健夫, 奥村健一, 郡和範, 野村大輔, 楊金民

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

研究機関：Tohoku University

2006年～ 2011年

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クォーク・レプトンのフレーバー混合の現象は,素粒子の標準模型を超える新しい物理法則への重要な手がかりを与えるものである。本研究では,理論的な立場から,新しい物理の有力な候補である超対称理論や余剰次元理論等,および関連する宇宙論に関する研究を推進し,それぞれについて多くの新しい知見を得ることができ,分野の発展に貢献した。これらの結果は現行および将来のフレーバー物理実験に対し種々の示唆を与えるものである。
超対称理論における世代構造とレプトンフレーバーの破れの研究

山口昌弘, 諸井健夫, 山田洋一

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

研究機関：Tohoku University

2004年～ 2009年

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素粒子の標準模型を超える物理として有力な超対称理論におけるレプトンフレーバーの破れの研究を行った。超対称統一理論においてレプトンセクターとクォークセクターのフレーバー混合と実験からの制限の比較を行い、レプトンフレーバーの破れがより重要となる場合の超対称粒子の質量スペクトルを同定した。また関連して、超対称性の破れと伝播について超弦理論から示唆される新たな機構を提案すると同時に、モジュライ場のグラビティーノ対への崩壊率が大きくなることを指摘し超対称理論における宇宙論への影響を議論した。
ヒッグスセクターと超対称理論ダイナミックスの現象論的研究

日笠健一, 山口昌弘, 棚橋誠治, 諸井健夫, 山田洋一, 野尻美保子

2002年～ 2005年

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超対称模型については,リニアコライダーにおいて,超対称標準理論の重いヒッグス粒子生成過程を調べた。真空期待値の比が大きい場合,ヒッグス粒子の質量や崩壊幅,分岐比がどの程度の精度で決定できるのかを調べ,コライダー実験結果により暗黒物質密度をよい精度で計算できることを示した。また,グルイノの質量の極値をラグランジアンの有効パラメータの関数として,超対称QCDの2ループの補正までの計算を行った。2次の補正の大きさは1-2%となることが見出された。超対称理論に基づく宇宙論として,(1)多くの模型には最も軽い超対称粒子として安定なニュートラリーノが存在し,宇宙の暗黒物質の候補として有力であるが,その密度が大きくなりすぎる傾向がある。その生成過程として,通常の熱的過程とは異なりグラヴィティーノの崩壊によって作られる過程を提案し,これが可能なパラメータ領域を同定した。(2)超対称理論において,ニュートリノの質量がディラック型で,非常に小さな湯川結合を持つケースは,あまり考えられていない。この場合に右巻きスカラーニュートリノが宇宙暗黒物質を形成することが可能かどうかを検討し,超対称粒子のスペクトルを調べた。余剰次元模型に関しては,ランドール・サンドラム背景をもつワープした標準模型を調べ,普遍的に近い湯川結合を持つモデルについて,標準模型フェルミオンの質量を決定するための簡単な解析的方法を提案した。また,ニュートリノのMNS混合行列のe3成分が実験の上限に近い値を持つことを予測した。一方,ヒッグスレス模型で理想的な非局所化のされた模型では,電弱精密測定による制限を逃れることができるが,この場合には,3点以上のゲージボソン相互作用に効果が現れる。この大きさを評価し,現在の実験からはカルザ・クライン励起の質量に対し数百GeVというゆるい制限しか得られないことを見出した。
量子補正を含めた超対称統一理論の現象論

山田洋一

2002年～ 2004年

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今年度は、超対称標準模型における量子補正に関して、以下の研究結果を得た。 1、bクォークのphotonやgluonへのradiative decaysへの、2ループ超対称QCD補正を、パラメーターtanβが大きいモデルに対して分析した。このモデルでは、荷電ヒッグス粒子やチャージーノの寄与は、大きな超対称QCD補正を受けることが知られている。しかし、Wボソンの寄与に対する補正は、超対称粒子の質量が大きくなるにつれて急速に消えるため、従来の解析では無視されてきた。そこで、超対称粒子が比較的軽い場合に、この補正を2ループグラフの厳密な計算によって評価した。スクォークやグルイーノの質量が200-300GeVであり、スクォークの世代間混含が無視できるような、あるパラメーターの選択に対しては、photonへの崩壊に対する補正はごく小さいが、gluonへの崩壊に対しては、25%になりうることがわかった。しかし一般には、ループによって生成されるスクォークの世代間混合の寄与を加えないと、紫外発散のない閉じた結果が得られないことがわかった。 2、将来の加速器実験では、超対称粒子が大量に生成され、それらの質量が高い精度で測定されることが期待される。それらの測定値から、超対称性をソフトに破るパラメーターの値を求める際に、場合によっては1ループを越えた量子補正が必要となることが予想される。そこで、その一例として、グルイーノの物理的質量とrunning massの差を、QCDの2ループの次数で計算した。gluonによる質量への2ループ補正は約3%となり、将来期待される質量測定の精度よりも有意に大きいことが示された。
フレーバー混合に関わる素粒子現象と標準模型を超える物理

山口昌弘, 久野純治, 山田洋一, 諸井健夫

2000年～ 2004年

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ニュートリノの質量の起源とニュートリノのフレーバー振動を説明するアイデアとして非常に有力なシーソー機構を超対称化した場合、荷電レプトンセクターにおいても同様にフレーバー間の遷移の事象が予言される。また、シーソー機構を内包する超対称大統一模型において、ニュートリノセクターのフレーバーの破れがハドロンセクターのフレーバーの破れに寄与しうる。山口と久野はこのことに関連し、次のような研究を行った。山口は、これらの事象を矛盾なく説明するフレーバー模型を超対称理論の枠組みの中で構成した。これは、デモクラティック質量行列のアイデアに基づくものである。久野は、最近B->Phi Ks課程のCP非対称性において標準模型からのずれが報告されたことに関連する研究を行った。すなわち、超対称模型において右巻きスクォークがフレーバー混合を持つ場合このずれを説明できるが、我々は水銀の異常電気能率からの制限によりその効果に対し制限をつけた。また超対称標準模型におけるタウのフレーバー非保存過程壷考察した。第3世代のスクォークの性質をLHCで測定できることを示した。また、諸井は今年度標準模型を超える物理と宇宙物理の関連について、特に宇宙背景放射との関連に着目しつつ研究を行った。中でも特に、インフレーションを起こすスカラー場以外の場が宇宙初期に大きな振幅と揺らぎとを持つ場合について考察し、その場合宇宙背景放射の揺らぎに、特徴的なシグナルが現れ得ることを指摘した。山田は、クォークセクターのフレーバーを破る過程に関連した研究として、超対称理論の高次量子補正の精密な評価に関する研究を行った。
超対称性を持つ大統一理論の探求

山田洋一

2000年～ 2001年

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今年度は、昨年度に引き続き、超対称標準模型に含まれる未知粒子の性質に対する量子補正の構造を研究し、以下の結果を得た。これらの結果は雑誌に発表済または発表予定である。 1.超対称標準模型が予言する新粒子である、チャージーノとニュートラリーノの質量および相互作用は、統一理論を検証する際に非常に重要である。私は、これらの粒子の有効質量行列、およびニュートラリーノとヒッグス粒子との結合の強さに対する、クォークおよびスクォークのループによる量子補正の形を解析的に求め、また、それらの補正のパラメーター依存性を数値的に分析した。またその過程で、チャージーノやニュートラリーノへの量子補正を系統的に扱うくりこみ処方を整備した。このくりこみ処方は、チャージーノやニュートラリーノの一般の相互作用を扱う際にも有用となることが期待される。 2.超対称標準模型は2種類のヒッグス場を持っているが、それらの真空期待値の間の比率tanβは、この模型の非常に重要なパラメーターである。この量に対する、最も便利で一般的なくりこみ処方は、ヒッグス場の有効ポテンシャルを用いて定義されているため、ゲージ固定のパラメータに依存する可能性が心配されていた。私は、一般のくりこみ可能な共変ゲージ固定を用いた場合の、tanβのくりこみ群を計算し、このゲージ依存性が、2ループの次数で確かに存在することを示した。また、tanβのゲージ不変なくりこみを与えるような、くりこみ処方の変更についても議論した。
コライダーにおけるトップクォークの物理

日笠健一, 隅野行成, 山田洋一

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：Tohoku University

2000年～ 2001年

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1.トップクォークの質量を精度よく決定するには,反応e^+e^-→tt^^-のしきい値付近の断面積の測定が有効であるが,この決定には理論的な誤差が伴う。トップの質量パラメータとして,伝搬関数の極の位置でなく<MS>-質量を用いることによって摂動級数の収束がよくなり誤差が小さくなることを具体的な計算で定量的に示した。 2.重いクォーコニウムのスペクトルを摂動QCDに基づいて高次の摂動計算を行った。従来摂動論が適用できないと思われていたボトムクォークに関してもかなり実験との一致がよいことがわかった。 3.トップクォークの超対称パートナーであるスカラートップの質量が比較的軽い場合,中性カレントによってチャームクォークとニュートラリーノに崩壊するモードが興味深い。超重力模型においてこれを起こす相互作用をくりこみ群方程式を解いて求めた。真空期待値の比を表すパラメタtanβが大きい場合には,この崩壊モードが主要になる領域があることが示された。スカラートップクォークの崩壊にはそれ以外に通常の荷電カレントによるボトムとチャージノへの崩壊があるが,この両方が混在した場合において,ハドロンコライダーにおけるスカラートップ対生成の検出法を考案した。 4.トップやスカラートップクォークのように世代間の混合が起こる場合,混合行列の定義は摂動の高次に行くと自明ではない。このゲージ依存性を考察し,超対称理論のチャージノなどに対しても具体的な計算を行った。 5.ヒッグス粒子がクォークやスカラークォークに崩壊するモードに対するQCD補正はかなり大きいことが知られているが,最低次のパラメータとしてうまい量を選ぶことによって,補正を小さくでき,摂動展開の有効性が増すことがわかった。
量子補正をとり入れた超対称理論の検証

山田洋一

1998年～ 1999年

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今年度の実績は2種類に分類される。これらは雑誌に発表済、または投稿中である。まず、昨年度に続き、超対称標準理論の枠組みで、新粒子の崩壊に関する以下の研究を行った。 1.第3世代に属するレプトンの超対称パートナー(スレプトン)のうち、質量の重い粒子がより軽いスレプトンに崩壊する過程を調べ、理論のパラメータへの依存性などを見た。 2.ヒッグス粒子の、ボトムクォーク、およびボトムスクォークへの崩壊は、理論のパラメータの値によって、現象論的に重要となる。しかしこのとき、これらの崩壊幅へのQCD量子補正を与える既知の式は、収束性が極めて悪くなる。私は、この問題の理論的原因を分析し、くりこみ処方を改良することで、収束性を改善した。また、近年大きな関心を受けている可能性として、普通の4次元時空と直交した、コンパクト化した余次元の寸法を大きく取ることによって、素粒子のすべての相互作用が統一される大統一スケールを従来より大きく下げる試みがある。これに関する以下の研究を行った。 3.上の試みの一つとして、標準理論のゲージ粒子が余次元を運動できる模型がある。この模型を、近い将来の加速器実験で、ゲージ粒子の励起状態の生成を用いて検証する方法を分析した。 4.超対称標準理論で、クォークやレプトンの世代間の混合する相互作用が小さいことを説明する方法として、これらの粒子の超対称パートナーのうち、最初の2世代に属するものを極めて重くする模型がある。従来の、大統一スケールが標準理論のスケールより極めて大きい枠組みでは、この模型は理論や宇宙論の面で都合の悪い問題点があるが、大統一スケールを大きく下げることで、これらが改善されることを示した。
エネルギーフロンティア加速器における超対称性の検証

日笠健一, 山田洋一

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：TOHOKU UNIVERSITY

1998年～ 1999年

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1.超対称標準模型のスレプトンの質量の違いがチャージノの3体崩壊の分岐比に与える影響を調べた。特にチャージノのゲージノ成分が主要な場合は,スレプトンの質量がチャージノよりもかなり大きくても分岐比を大きく変えることが見いだされた。さらに,Wボソンへの2体崩壊が可能な場合でも,スレプトン交換による3体崩壊が十分観測可能で,終状態レプトンやジェットの運動学的情報から2体と3体の比を推定でき,スカラーレプトンの質量を求められることを示した。この測定は超対称性の破れの機構に対する手がかりになりうる。 2..超対称性による結合定数の間の等式は超対称粒子の質量によって補正を受ける。この効果によって生成できないほど重い超対称粒子の影響を調べることができる。この補正の新しい取り扱いを提案し,電子陽電子衝突におけるチャージノ対生成で補正効果を測定する可能性を検討した。 3.第三世代のスフェルミオンがゲージボソンやヒッグスボソンを含む終状態へ崩壊するモードの分岐比が非常に大きい場合があることを示した。 4..Rパリティを破る超対称模型においては,トップクォークを含む相互作用でレプトン数を保存しないものがある。これがテバトロンにおけるトップクォークの生成・崩壊に与える影響を計算し,トッップクォークの偏極や,前方後方非対称性を用いることにより,現在の実験的上限を改善できることを見いだした。 5.LHCにおいて,2番目に軽いニュートラリーノがもっとも軽いニュートラリーノに崩壊するときのレプトン対の分布を調べ,これから質量差を実験的に決定する可能性を調べ,この分布がモデルのパラメータに強く依存することを見いだした。

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