ＴｅＶスケールにおける素粒子標準模型を超える物理の研究

• Project/Area Number: 14J00179
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 飛岡 幸作 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ヒッグス粒子 / 超対称性 / LHC / 素粒子現象論 / Large Hadron Collider

Outline of Annual Research Achievements

LHCで発見されたヒッグス粒子は標準模型を大きくサポートしているが、ヒッグス質量項は量子補正を考慮すると非常に不自然である。そこで超対称性理論など標準模型を超える理論の存在が予想されている。それらの兆候の大きな手がかりはヒッグス粒子の詳細な研究から得られる可能性が高く、その研究は重要である。
そこで私は、 受入研究者の北野教授と数物連携宇宙研究機構の村山教授と共同で、超対称性理論におけるヒッグス粒子質量の研究を行った。特に、超対称性が高次元で破れを起こすシャークシュワルツ機構に注目し、ヒッグスポテンシャルのトップクォークからくる量子補正の一般的な計算を整備した。この結果に加え、暗黒物質の熱的残存量などの現象論をまとめ、論文にした。
次に、質量とともに、ヒッグス粒子がどのように他の素粒子と結合しているかを知ることは標準模型を超える理論の知見につながってくる。これまでは、ヒッグス粒子と 電弱ゲージ粒子、トップクォーク、ボトムクォーク、タウレプトンとの結合強度の測定に関して研究が行われてきた。そこで、ヴァイツマン研究所のPerez教授らと共同で、ヒッグス粒子とボトムクォークの結合測定の実験結果を応用し、ヒッグス粒子とチャームクォークの結合測定の方法を世界で初めて示した。 また、そのLHCでの将来予測に関する研究も行った。それらの成果は論文として出版された。
最後に、2015年12月にLHC実験の光子対共鳴状態探査で報告された新粒子の兆候に対して、ヴァイツマン研究所の佐藤氏とハーバード大学の中井氏と共同で、研究を行った。まず結果を踏まえ 、その信号強度をできるだけ一般的な解析を行い、新しい強結合理論の存在可能性を導いた。そこから、新粒子は新しいパイ粒子で現象がよく説明できることがわかり、さらにLHC実験の他の解析チャンネルでの将来予想も示した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Footprints of New Strong Dynamics via Anomaly and the 750 GeV Diphoton (2016)
  • Author(s): Y. Nakai, R. Sato, K. Tobioka
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 116 Issue: 15 Pages: 151802-151802
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.151802
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enhanced Higgs Mass in Compact Supersymmetry (2016)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka, Ryuichiro Katano, Hitoshi Murayama
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 1604 Issue: 4 Pages: 025-025
  • DOI: 10.1007/jhep04(2016)025
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prospects for measuring the Higgs boson coupling to light quarks (2016)
  • Author(s): Gilad Perez, Yotam Soreq, Emmanuel Stamou, and Kohsaku Tobioka
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 93 Issue: 1 Pages: 013001-013001
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.013001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Constraining the charm Yukawa and Higgs-quark coupling universality (2015)
  • Author(s): Gilad Perez, Yotam Soreq, Emmanuel Stamou, and Kohsaku Tobioka
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 92 Issue: 3 Pages: 033016-033016
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.033016
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Natural Higgs Mass in Supersymmetry from Nondecoupling Effects (2014)
  • Author(s): Xiaochuan Lu, Hitoshi Murayama, Joshua T. Ruderman, and Kohsaku Tobioka
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 112 Issue: 19 Pages: 191803-191803
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.191803
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Measuring Higgs coupling to charm quark (2016)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: Interplay between LHC and Flavor Physics
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知県名古屋市千種区)
  • Year and Date: 2016-03-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Footprints of New Strong Dynamics via Anomaly (2016)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: Beyond the Standard Model 2016 in Okinawa
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学(沖縄県国頭郡恩納村)
  • Year and Date: 2016-03-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High energy flavour physics (2015)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: The Third Annual Large Hadron Collider Physics Conference(LHCP2015)
  • Place of Presentation: St. Petersburg (Russia)
  • Year and Date: 2015-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Higgs Mass and Compressed Spectrum via Scherk-Schwarz Mechanism (2015)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: The Third Annual Large Hadron Collider Physics Conference(LHCP2015)
  • Place of Presentation: St. Petersburg (Russia)
  • Year and Date: 2015-09-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Higgs Mass with Scherk-Schwarz Mechanism (2015)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: Joint KEK Theory Fermilab Theory Workshop
  • Place of Presentation: Batabia(USA)
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Constraining the Charm Yukawa and Higgs-quark Universality (2015)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: Madgraph_aMC@NLC and Femto workshop
  • Place of Presentation: カブリ数物連携宇宙研究機構
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] Simple study of Higgs-charm coupling by LHC signal strength with b-tagging (2015)
  • Author(s): Gilad Perez, Yotam Soreq, and Kohsaku Tobioka
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-24
• [Presentation] Probing Charm Yukawa at the LHC (2015)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: Quantum Universe Icore meeting
  • Place of Presentation: テルアビブ大学、イスラエル
  • Year and Date: 2015-03-01
• [Presentation] Higgs Mass in the MSSM and Beyond (2014)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: ILC夏の合宿
  • Place of Presentation: 関金温泉
  • Year and Date: 2014-07-19
• [Presentation] Dirac NMSSM (2014)
  • Author(s): Kohsaku Tobioka
  • Organizer: LHC After the Higgs
  • Place of Presentation: サンタフェ、アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2014-07-03
• [Remarks] Explaining a 750 GeV Bump
  • URL: https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.116.151805
• [Remarks] 村山機構長ら、ヒッグス粒子の質量と超対称性理論との間の困難を解決
  • URL: http://www.ipmu.jp/node/1914