標準模型を超える物理を探る新しい手法の開発

• Project Area: New Developments of Flavor Physics
• Project/Area Number: 22011005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University (2011); Osaka University (2010)
• Principal Investigator: 波場 直之 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00293803)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2010: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: LHC・ILCでの検証 / インフレーション / 超対称性理論 / 余剰次元理論 / 大統一理論 / バリオン数生成 / ダークマター / ヒッグス粒子 / LHC実験での検証可能性 / ニュートリノ / 等価定理 / 境界条件での対称性の破れ

Research Abstract

本研究の目的は、素粒子の標準模型の背後にある新しい物理(new physics)の探求を、主として模型構築の見地から行い、LHC・ILC実験でどの様に観測されるかを解析することである。この目的に向かって研究計画をたてて、研究を行った結果、23、24年度は主に以下の研究実績が得られた。
(1):バリオン数がダークマターから生成される新しい模型を構築することに成功した。この模型は、更に、宇宙のダークマターのエネルギー密度がバリオンのそれの約5倍であることを自然に説明する。
(2):インフレーション、ダークマターエネルギー密度、そして、バリオン数生成を同時に説明する新しい模型を構築し、解析した。
(3):余剰次元ゲージ理論の枠組みで、境界条件でゲージ対称性を部分的に破る場合、この条件で重くなったゲージポソンの散乱振幅のエネルギー依存性の解析を、Wilsonライン位相をパラメータにして、おこなった。この解析により、高次元ゲージ理論における等価定理に対する理解を深めることができた。
(4):24年度に、LHC実験においてヒッグスらしき粒子の発見があり、γへの崩壊モードが、標準理論の予言値から大きくずれている報告を受け、ヒッグス粒子が複合粒子で構成されている超対称性理論を構築し、LHC実験における2つのγへの崩壊確率が説明できることを示した。
(5):ニュートリノ質量の小ささが、未発見のγビッグス粒子の真空期待値の小ささに起因するγヒッグス理論の構築を大統一理論で構築した。この理論では、B物理とニュートリノ振動実験に関連があることを示し、新しい予言を与えた。
(6):パリティの破れの新しい研究に関して、超対称性理論では、超対称性粒子の質量差が起源で、強い相互作用でもパリティが破れることを世界に先駆けて指摘し、LHC実験においてトップ対生成のヘリシティを測定することによって、超対称性粒子の質量差が起源のパリティの破れが観測できる可能性を示し、解析をおこなった。
(7):クォークとレプトンが大統一理論では統一されることをふまえて、クォークとレプトンの世代構造が高エネルギー・スケールでは統一される可能性に関して解析をおこなった。その結果、クォークとレプトンの世代構造が、WeakスケールやTeVスケールで異なる構造を持つのは、ニュートリノの質量が縮退して量子効果が大きく効くためである可能性を示した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画の研究も順調で、それらに加えて、新しいバリオン生成機構理論の開発や、LHC実験におけるヒッグス粒子の2つのγへの崩壊データに対する理論的研究に成功したため。

Strategy for Future Research Activity

LHC実験の実験結果を随時取り入れた新しい理論の構築や解析、ILC実験に向けた解析をおこなっていく。

Research Products

• [Journal Article] nhancement of Higgs to diphoton decay width in non-perturbative Higgs mode (2013)
  • Author(s): N. Haba, K. Kaneta, Y. Mimura, R. Takahashi
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 718 Issue: 4-5 Pages: 1441-1446
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2012.12.049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of Leptonic Self-complementarity (2013)
  • Author(s): N. Haba, K. Kaneta, R. Takahashi
  • Journal Title: Europhysics Letters Volume: 101, 11001 Issue: 1 Pages: 11001-11001
  • DOI: 10.1209/0295-5075/101/11001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parity Violation in QCD Process (2012)
  • Author(s): 波場直之、金田邦雄、松本重貴、鍋島偉宏、津野総司
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 85 Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevd.85.014007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phenomenology of supersymmetry SU(5) GUT with neutrinophilic Higgs boson (2012)
  • Author(s): N. Haba, K. Kaneta and Y. Shimizu
  • Journal Title: Phys. Rev. D Volume: 86 Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.015019
  • NAID: 120004593474
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Grand Unification of Flavor Mixings (2012)
  • Author(s): N. Haba, R. Takahashi
  • Journal Title: Europhysics Letters Volume: 100, 31001 Issue: 3 Pages: 31001-31001
  • DOI: 10.1209/0295-5075/100/31001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dirichlet Higgs in extra-dimension, consistent with electroweak data (2011)
  • Author(s): Haba, K. y. Oda, R. Takahash
  • Journal Title: Acta Phys. Polon. B Volume: 42 Issue: 1 Pages: 33-44
  • DOI: 10.5506/aphyspolb.42.33
  • NAID: 120006959166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Baryogenesis from Dark Sector (2011)
  • Author(s): N.Haba, S.Matsumoto
  • Journal Title: Prog.Theor.Phys. Volume: 125 Issue: 6 Pages: 1311-1316
  • DOI: 10.1143/ptp.125.1311
  • NAID: 110008685836
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sneutrino Inflation with Asymmetric Dark Matter (2011)
  • Author(s): N.Haba, S.Matsumoto, R.Sato
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 84 Issue: 5
  • DOI: 10.1103/physrevd.84.055016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dirichlet Higgs as radion stabilizer in warped compactification (2011)
  • Author(s): N. Haba, K. Oda and R. Takahashi
  • Journal Title: JHEP 1105 Volume: (2011) 125 Issue: 5 Pages: 33-44
  • DOI: 10.1007/jhep05(2011)125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low scale thermal leptogenesis in neutrinophilic Higgs doublet models (2011)
  • Author(s): N.Haba, O.Seto
  • Journal Title: Prog.Theor.Phys. Volume: 125 Issue: 6 Pages: 1155-1169
  • DOI: 10.1143/ptp.125.1155
  • NAID: 110008685827
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tiny neutrino mass from SUSY and lepton number breaking sector (2011)
  • Author(s): N.Haba, T.Shindou
  • Journal Title: Phys.Lett.B Volume: 701 Issue: 2 Pages: 229-233
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2011.05.050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spontaneous Parity Violation in SUSY Strong Gauge Theory (2011)
  • Author(s): N.Haba, H.Ohki
  • Journal Title: JHEP Volume: 1108 Issue: 8 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1007/jhep08(2011)021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] υ-Two Higgs Doublet Model and its Collider Phenomenology (2011)
  • Author(s): N.Haba, K.Tsumura
  • Journal Title: JHEP Volume: 1106 Issue: 6
  • DOI: 10.1007/jhep06(2011)068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermal leptogenesis in a supersymmetric neutrinophilic Higgs model (2011)
  • Author(s): N.Haba, O.Seto
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 84 Issue: 10
  • DOI: 10.1103/physrevd.84.103524
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Predictions via large θ13 from cascades (2011)
  • Author(s): N.Haba, R.Takahashi
  • Journal Title: Phys.Lett.B Volume: 702 Issue: 5 Pages: 388-393
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2011.07.029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vacuum stability in neutrinophilic Higgs doublet model (2011)
  • Author(s): N. Haba, T. Horita
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 705 Pages: 98-105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vacuum stability in neutrinophilic Higgs doublet model (2011)
  • Author(s): N. Haba and T. Horita
  • Journal Title: Phys. Lett Volume: B705 Issue: 1-2 Pages: 98-105
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2011.09.103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Universally Leptophilic Dark Matter From Non-Abelian Discrete Symmetry (2011)
  • Author(s): N.Haba, Y.Kajiyama, S.Matsumoto, H.Okada, K.Yoshioka
  • Journal Title: Phys.Lett.B Volume: 695 Pages: 476-481
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tree-level unitarity in Gauge-Higgs Unification. (2010)
  • Author(s): N.Haba, Y.Sakamura, T.Yamashita
  • Journal Title: JHEP Volume: 1003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gauge-Higgs Dark Matter (2010)
  • Author(s): N.Haba, S.Matsumoto, N.Okada, T.Yamashita
  • Journal Title: JHEP Volume: 1003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TeV-scale seesaw from a multi-Higgs model. (2010)
  • Author(s): N.Haba, M.Hirotsu
  • Journal Title: Eur.Phys.J.C Volume: 69 Pages: 481-492
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diagonal Kaluza-Klein expansion under brane localized potential (2010)
  • Author(s): N.Haba, K.Oda, R.Takahashi
  • Journal Title: Acta Phys.Polon.B Volume: 41 Pages: 1291-1316
  • NAID: 120006959167
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Total-derivative supersymmetry breaking (2010)
  • Author(s): N.Haba, N.Uekusa
  • Journal Title: Phys.Rev D Volume: 81 Pages: 481-492
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phenomenological Aspects of Dirichlet Higgs Model from Extra-Dimension (2010)
  • Author(s): N.Haba, K.Oda, R.Takahashi
  • Journal Title: JHEP Volume: 1007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extra dimensions and Seesaw Neutrinos at the International Linear Collider (2010)
  • Author(s): T.Saito, M.Asano, K.Fujii, N.Haba, S.Matsumoto, T.Nabeshima, Y.Takubo, H.Yamamoto, K.Yoshioka
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 82
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Why is TeV-scale a geometric mean of neutrino mass and GUT-scale? (2012)
  • Author(s): N. Haba
  • Organizer: BENE-2012
  • Place of Presentation: ICTP Trieste (Italy)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] Helicity asymmetry in top quark pair production via SUSY (2012)
  • Author(s): 波場直之、金田邦雄、清水康弘、津野総司
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都市)
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] non-perturbativeなHiggsinoに対するunitarityからの制限 (2012)
  • Author(s): 波場直之、金田邦雄、御村幸宏、高橋亮
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都市)
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] Predictions via large θ13 from cascades (2012)
  • Author(s): 波場直之、高橋亮
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都市)
  • Year and Date: 2012-09-11
• [Presentation] Can a quantum correction trigger PMNS mixing from CKM mixing? (2012)
  • Author(s): 波場直之、高橋亮
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都市)
  • Year and Date: 2012-09-11
• [Presentation] 超対称性理論におけるLHCのQCD過程でのパリティの破れ (2012)
  • Author(s): 波場直之、金田邦雄、高保勇輝
  • Organizer: 第68回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学(東広島市)
  • Year and Date: 2012-03-29
• [Presentation] QCD parity violation at LHC in warped extra dimension (2012)
  • Author(s): 波場直之、金田邦雄、津野総司
  • Organizer: 第68回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学(東広島市)
  • Year and Date: 2012-03-29
• [Presentation] 余剰次元に由来するμ項と超対称性の破れについて (2012)
  • Author(s): 安達裕樹、波場直之、山下敏文
  • Organizer: 第68回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学(東広島市)
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] Sneutrino Inflation with Asymmetric Dark Matter (2011)
  • Author(s): 波場直之, 佐藤亮介, 松本重貴
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 弘前大学(弘前市)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] Quarkonium Parity Violation in Supersymmetric QCD (2011)
  • Author(s): 波場直之, 金田邦雄, 大野木哲也
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 弘前大学(弘前市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Neutrinophilic Higgs doublet model and its phenomenology (2011)
  • Author(s): N. Haba
  • Organizer: Scalars 2011
  • Place of Presentation: Warsaw大学(Poland)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-26
• [Presentation] トップ対生成のヘリシティ非対称性によるMSSMとUEDの判別 (2011)
  • Author(s): 波場直之, 金田邦雄, 松本重貴, 鍋島偉宏, 津野総司
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] Phenomenology of SUSY neutrinophilic Higgs GUT (2011)
  • Author(s): 波場直之, 堀田朋宏, 金田邦雄, 清水康弘
  • Organizer: 第67回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] Vacuum stability in neutrinophilic Hiees doublet model (2011)
  • Author(s): 波場直之, 堀田朋宏
  • Organizer: 第67回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] TeV-scale seesaw Modelにおけるニュートリノ質量生成とILC物理 (2010)
  • Author(s): 波場直之, 弘津晶輝, 瀬戸治, 鍋島偉宏
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 九州工業大学(福岡県)
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] ILCにおける高次元シーソー模型の右巻きニュートリノに関する測定精度の検証 (2010)
  • Author(s): 齋藤智之, 浅野雅樹, 田窪洋介, 鍋島偉宏, 波場直之, 藤井恵介, 松本重貴, 山本均, 吉岡興一
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 九州工業大学(福岡県)
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] Do the PAMELA anomaly and neutrino masses have the same origin? (2010)
  • Author(s): 波場直之, 梶山裕二, 松本重貴, 鍋島偉宏, 岡田寛, 吉岡興一
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 九州工業大学(福岡県)
  • Year and Date: 2010-09-13
• [Presentation] LHCにおけるトップ対生成のヘリシティー測定を用いた標準模型を超える物理の探索 (2010)
  • Author(s): 波場直之, 金田邦雄, 松本重貴, 鍋島偉宏, 津野総司
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 九州工業大学(福岡県)
  • Year and Date: 2010-09-11