초록 ▼

연구의 목적 및 내용

입자 물리학의 표준모형은 그 동안 수행된 입자물리 실험결과들을 높은 정밀도로 설명해주었으나 게이지 계층성 문제, 양자중력 문제 등의 이론적인 문제들을 가지고 있었다. 뿐만 아니라 암흑물질, 물질-반물질 비대칭성 등 우주의 몇 가지 주요성질들에 대한 설명이 불충분 하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구단에서는 거대강입자가속기(LHC)의 최신 실험 결과를 바탕으로 표준모형 너머 새로운 물리이론을 고안하고자 한다. 특히 최근 유럽의 LHC에서 발견된 새로운 보존입자는 보다 더 근본적인 입자 및 상호

연구의 목적 및 내용

입자 물리학의 표준모형은 그 동안 수행된 입자물리 실험결과들을 높은 정밀도로 설명해주었으나 게이지 계층성 문제, 양자중력 문제 등의 이론적인 문제들을 가지고 있었다. 뿐만 아니라 암흑물질, 물질-반물질 비대칭성 등 우주의 몇 가지 주요성질들에 대한 설명이 불충분 하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구단에서는 거대강입자가속기(LHC)의 최신 실험 결과를 바탕으로 표준모형 너머 새로운 물리이론을 고안하고자 한다. 특히 최근 유럽의 LHC에서 발견된 새로운 보존입자는 보다 더 근본적인 입자 및 상호작용을 탐구하기 위한 중요한 단서가 되었다. 이제는 이 보존입자의 스핀, CP 그리고 상호작용을 면밀히 검토하여 그 기원이 표준모형이론, 컴포짓 힉스모델(Compoisite Higgs Model), 초대칭이론(Supersymmetry) 혹은 다른 어떤 큰 다중체(multiplet)의 일부분인지를 밝혀낼 필요가 있다. 이 중 본 연구단에서는 컴포짓 힉스 및 UED(Universal Extra Dimension)모델을 가지고 LHC 실험 데이터 분석을 통해, 가장 유력한 충돌 채널 및 신호를 조사하였고, 이를 토대로 2015년부터 재가동 될 14TeV의 LHC 현상론을 중심적으로 연구하였으며 relaxion 모델을 새롭게 연구하였다.

연구결과

본 연구에서는 표준모형보다 확장된 TeV 에너지스케일에서 나타나리라 기대되는 새로운 물리이론을 중 하나인 컴포짓 힉스 모델을 CCWZ형식과 대칭성을 이용하여 낮은 에너지 영역에서 유효장이론을 고안함으로써 컴포짓 영역의 입자들(컴포짓 힉스보존, 강하게 상호작용하는 페르미온입자 등)과 표준모형의 소립자들 사이의 상호작용 패턴을 찾아내었다. 이를 바탕으로 첫째, LHC 실험데이터로부터 축적된 전자기약이론 및 색상 물리(Flavour Physics)의 제약조건을 모아서 모델의 유효성에 대한 포괄적인 검토를 실시하였고, LHC에서 가장 유망한 충돌 채널 및 신호를 산출하였다. 그리고 컴포짓 힉스의 UV완성 모델의 classification을 연구하였다. 그리고 미래 입자가속기에서의 제트 세부구조 연구를 통해 이러한 모델들을 세밀하게 연구할 수 있는가에 대한 가능성을 모색하였다. 여분차원의 이론 및 UED(Universal Extra Dimension) 모델에 대한 연구도 병행하였다.
또한 미래가속기에서의 제트 세부구조 연구와 relaxion 모델의 현상론 연구를 통하여 새로운 약전자기-대칭성 깨짐에 대한 가능성을 타진하였다.

연구결과의 활용계획

본 연구는 컴포짓힉스의 UV 구조를 체계적으로 규명하였다. 또한 본 연구는 가속기에서 새로운 물리를 찾는 포괄적인 탐구 방법을 연구하였고, 이러한 방법들을 통해 어떻게 컴포짓 힉스의 UV 이론에 제약을 둘 수 있는지를 규명하였다. relaxion 모델에 관해서는, 본 연구는 세계 최초로 어떻게 relaxion이 실험을 통해 발견될 수 있는지에 대한

(출처 : 한글요약문 7p)

Abstract ▼

Purpose& contents

The main purpose was to develop and to extend particle physics models which address the hierarchy problem of the Standard Model in the light of the development of the experimental situation at the Large Hadron Collider (LHC). An integral part of the project was to obtain the

Purpose& contents

The main purpose was to develop and to extend particle physics models which address the hierarchy problem of the Standard Model in the light of the development of the experimental situation at the Large Hadron Collider (LHC). An integral part of the project was to obtain the state-of-the art bounds from LHC data (run-I 8 TeV data in the beginning of the project and run-II 13 TeV data since winter 2015) as well as identifying the most promising signatures and providing solid, testable predictions of these models for the LHC upgrade to 13 TeV (run-II) and the following high luminosity run (run-III) at the same energy. A second purpose of the project is to study the implications of these and other models for cosmology via the currently ongoing dark matter searches, as well as other cosmological or astrophysical bounds. The goal of this program was to identify potential deviations from the Standard Model predictions and -- if present -- interpret them in terms of the various models studied in order to get closer to a deeper (and experimentally verified) understanding of electroweak symmetry breaking.

Result

The research project focussed on three types of models which all address the hierarchy problem and/or could explain the presence of dark matter. Composite Higgs models, Models with universal extra dimensions, and "new / alternative" approaches to the hierarchy problem (broadly defined). The big hope of the last three years was that LHC would find excesses or deviations from the Standard Model predictions which then give us a hint on what new physics is hiding at the TeV scale. Until now, no significant deviations have been found by ATLAS and CMS (although in Dec. 2015 a significant excess in the di-photon channel was present, it was not verified in the the larger data set in Summer 2016). Thus, we cannot report the verification of any of the above models, but developed a deeper theoretical understanding and obtained more stringent bounds.

Expected Contribution

We provided criteria for UV embeddings of composite Higgs models and a full classifiaction of models. We also provided a comprehensive survey over a large class of searches and showed how these searches can be combined in order to constrain composite Higgs UV embeddings. For relaxion models, we were the first to address the question on how relaxions can be directly measured in experiments in a more comprehensive manner.

(출처 : SUMMARY 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 6 한글요약문 ... 6 SUMMARY ... 8연구내용 및 결과 ... 10 1. 연구개발과제의 개요 ... 10 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 13 5. 연구결과의 활용계획 ... 15 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 16 7. 참고문헌 ... 17 8. 연구성과 ... 19 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 19 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 20 11. 기타사항 ... 20끝페이지 ... 20