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Construction of a framework for systematic comparison of experimental data on various dark matter searches with new physics models

Publicly Offered Research

Project AreaUnraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
Project/Area Number 20H05239
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

馬渡 健太郎  岩手大学, 教育学部, 准教授 (90814096)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords暗黒物質 / 拡張ヒッグス模型 / ILC / 新物理 / 暗黒物質残存量 / 暗黒物質直接探索実験 / 暗黒物質間接探索実験 / 暗黒物質生成
Outline of Research at the Start

これまでの様々な天体観測から、我々が知る通常の物質ではありえない暗黒物質が宇宙に広く存在し、宇宙組成の約27%を占めることが確かなものとなっているが、その正体は全くの謎に包まれている。本研究では、各種暗黒物質探索実験データと素粒子模型を系統的に照合し、暗黒物質の正体に迫る研究の枠組みの構築を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は当初2020年4月から2022年3月の2年計画であったが、ちょうどコロナ禍の時期と重なり、当初の計画通りは進まず2023年度に予算を繰り越す形となった。特に、本研究は海外の研究者との連携が重要であったため、海外渡航を計画していたが全てオンラインでの共同研究となり、なかなか計画通りに研究が進まないことがあった。改めて対面での議論の重要性を実感した。

本研究は各種暗黒物質探索実験データ、すなわち直接探索実験、加速器実験、そして間接探索実験と暗黒物質を含む素粒子標準理論を超える模型を系統的、包括的に照合することを目的としたものである。
今年度は、お茶の水女子大学のグループとのある特定の暗黒物質模型に対する理論・実験の制限、将来実験に対する発見感度を包括的に調べた論文 [Phys. Rev. D 104 (2021) 035023] をもとに、研究会やスクールで講演、講義を行うことができ、本研究課題の総括ができた。具体的には、コロナ禍の中久々に対面で行われた神戸での暗黒物質の研究会 (DM3, 2022.9.15-17)で招待講演を行い、またベトナムで行われた国際スクール(VSOP)で講師を務めた。また大学の教養の講義、高校や市民講座での出前講義等でも積極的に暗黒物質に関する話題を取り上げアウトリーチ活動にも力を入れた。
最後に、間接探索実験に関しては期間内にシミュレーションプログラムの検証まで行えず、今後の課題として引き続き取り組んでいきたい。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] UCLouvain(ベルギー)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Sorbonne University(フランス)

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      2021 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] カールスルーエ工科大学(ドイツ)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Quantum information and CP measurement in H → τ + τ - at future lepton colliders2023

    • Author(s)
      Altakach Mohammad Mahdi、Lamba Priyanka、Maltoni Fabio、Mawatari Kentarou、Sakurai Kazuki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 107 Issue: 9 Pages: 093002-093002

    • DOI

      10.1103/physrevd.107.093002

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Next-to-leading-order corrections to the Higgs strahlung process from electron?positron collisions in extended Higgs models2021

    • Author(s)
      Aiko Masashi、Kanemura Shinya、Mawatari Kentarou
    • Journal Title

      The European Physical Journal C

      Volume: 81 Issue: 11 Pages: 1000-1000

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-021-09764-8

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Probing a degenerate-scalar scenario in a pseudoscalar dark-matter model2021

    • Author(s)
      Abe Sachiho、Cho Gi-Chol、Mawatari Kentarou
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 104 Issue: 3 Pages: 035023-035023

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.035023

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Probing extended Higgs sectors by the synergy between direct searches at the LHC and precision tests at future lepton colliders2021

    • Author(s)
      Aiko Masashi、Kanemura Shinya、Kikuchi Mariko、Mawatari Kentarou、Sakurai Kodai、Yagyu Kei
    • Journal Title

      Nuclear Physics B

      Volume: 966 Pages: 115375-115375

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysb.2021.115375

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] QED and QCD helicity amplitudes in parton-shower gauge2020

    • Author(s)
      Hagiwara Kaoru、Kanzaki Junichi、Mawatari Kentarou
    • Journal Title

      The European Physical Journal C

      Volume: 80 Issue: 6 Pages: 11-11

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-020-8154-9

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] DM searches at colliders2022

    • Author(s)
      Kentarou Mawatari
    • Organizer
      DM3
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Probing a degenerate-scalar scenario in a pseudoscalar dark-matter model2021

    • Author(s)
      Kentarou Mawatari
    • Organizer
      新学術領域「地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化」領域研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2023-12-25  

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