素粒子の３世代構造が自然に統一される６次元ゲージ・ヒッグス大統一理論を発見

2024年6月12日

理学研究科
プレスリリース

ポイント

◇素粒子の3世代が統一された6次元ゲージ・ヒッグス大統一理論^※¹から、5次元ゲージ・ヒッグス大統一理論を導く理論を探索◇SU(14)^※²対称性により、物質粒子の3世代構造が自然に実現されることを発見

概要

物質のもっとも小さい構成要素である素粒子と、その相互作用についての研究は、素粒子論と呼ばれ、宇宙の起源を解き明かそうと多くの研究が行われています。これまでに、17種類の素粒子が発見され、「標準模型」^※³が完成しています。現在は、強い力、電磁気力、弱い力の3つの相互作用（ゲージ粒子）を1つにまとめて考える「大統一理論」^※⁴の研究や、5次元以上の空間においてヒッグス粒子^※⁵を統一的に記述する「ゲージ・ヒッグス大統一理論」の研究も進められています。また、標準模型において、物質をつくる素粒子が質量の違いにより3世代構造になるメカニズムについても探求されています。

大阪公立大学大学院理学研究科名古竜二朗大学院生（博士前期課程2年）、丸信人教授らの研究グループは、6次元のゲージ・ヒッグス大統一理論から、5次元のゲージ・ヒッグス大統一理論を導く理論を探索し、SU(14)という非常に大きな対称性を持つ理論から、3世代構造が自然に実現されることを発見しました。3つの相互作用、3世代の物質粒子およびヒッグス粒子を統一的に記述する6次元ゲージ・ヒッグス大統一理論は、世界で唯一の極めて独創的な理論です。物質粒子の世代構造の起源について、さらに理解が深まることが期待されます。

本成果は、2024年6月7日に「Physical Review D」にオンライン掲載されました。

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標準模型

以前から取り組みたかった課題「世代の統一」について研究でき、第一歩となる成果を出せたことに満足しています。共同研究者の大学院生が主要な結果を発見したことは、何よりも素晴らしいです。今後は、実験データを説明・予言できる、さらに現実的な理論の構築を目指します。

丸信人教授

掲載誌情報

【発表雑誌】Physical Review D
【論文名】Attempt at constructing a model of grand gauge-Higgs unification with family unification
【著者】Nobuhito Maru and Ryujiro Nago
【掲載URL】https://doi.org/10.1103/PhysRevD.109.115005

用語解説

※1 ゲージ・ヒッグス大統一理論：大統一理論にヒッグス粒子も含め、統一的に記述する高次元理論。
※2 SU(14)：14次元特殊ユニタリー群。14次元複素ベクトルの長さを変えない対称性。
※3 標準模型：素粒子（クォーク・レプトン)と3つの相互作用（強い力、電磁気力、弱い力）を記述する理論。
※4 大統一理論：強い力、電磁気力、弱い力の3つの相互作用を1つの相互作用として、クォーク・レプトンをより少ない素粒子として統一的に記述する理論。
※5ヒッグス粒子：標準模型で用いられるヒッグス機構において、質量の起源として作用する粒子。

研究内容に関する問い合わせ先

大阪公立大学大学院理学研究科
教授　丸信人（まるのぶひと）
TEL：06-6605-2539
E-mail：nmaru[at]omu.ac.jp

報道に関する問い合わせ先

大阪公立大学広報課
担当：谷
TEL：06-6605-3411
E-mail：koho-list[at]ml.omu.ac.jp
※[at]を@に変更してください。

プレスリリース全文（PDF文書：459.8KB）

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