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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Unified picture of electroweak symmetry breaking and family structure

Planned Research

Project AreaNew expansion of particle physics of post-Higgs era by LHC revealing the vacuum and space-time structure
Project/Area Number 16H06492
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

久野 純治  名古屋大学, 基礎理論研究センター, 教授 (60300670)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 兼村 晋哉  大阪大学, 理学研究科, 教授 (10362609)
野尻 美保子  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, 教授 (30222201)
Project Period (FY) 2016-06-30 – 2021-03-31
Keywords電弱対称性の破れ / 世代構造 / ヒッグス粒子 / LHC / ジェット / CP対称性の破れ / 暗黒物質
Outline of Annual Research Achievements

PとT対称性を破るグルーオンのWeinberg演算子は新物理に存在するCP対称性の破れに感度のある中性子や陽子の電気双極子能率に寄与を与える質量次元6の演算子であるが、これまでその評価は計算の困難から系統的に行われてこなかった。CP対称性を破る湯川相互作用をするカラーを持ったフェルミオンが2ループダイアグラムを通して導くグルーオンのWeinberg演算子の寄与を一般的に評価した。
超対称性のある理論のD項型の有効相互作用に対する2ループレベルでの異常次元を超場形式を用いて一般的に導し、いくつかの例に応用した。また、暗黒物質直接探索での暗黒物質核子散乱断面積の評価を有効理論を用いて行う方法をまとめた。
NLO の精度での暗黒物質シグナルの研究を行い強い相互作用をするメディエーターに結合した暗黒物質のLHCでのシグナルの中で、モノジェットが生成されるものについてシグナル分布によるメディエーターの同定が可能であることを明らかにした。また、チャーム同定などを利用したスカラートップ探索の研究を行い、大幅な感度向上が可能であることを示した。また、機械学習によるジェットの同定の効率化のために、パートンシャワーに立脚した入力変数の設定に着手した。
将来の様々な実験を掛け合わせることでヒッグスセクターを決定する方法を研究した。特に2030 年代にほぼ同時期に実施される3つの実験、すなわち高輝度LHC 実験での新粒子の直接探索、高輝度LHC並びに国際リニアコライダー実験でのヒッグス結合の精密測定によるヒッグスセクターの多重項構造や湯川結合の解明、初期宇宙に発生した重力波を宇宙に置いた干渉計LISA/DECIGO で捉えることによる電弱相転移の解明を包括的に研究することで大きな相乗効果が生じ、ヒッグスセクターが詳細に解明され、標準理論を超える物理の方向性が明らかになる可能性を示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

電子や核子の電気双極子能率は新物理のCP対称性の破れに感度があり、多くの研究がなされてきた。グルーオンのWienberg演算子の評価ができていなかったことから、次元6までの演算子を全て考慮に入れて評価することがこれまでできなかった。今回その評価が可能となったため、次元6までの演算子でのパートンレベルでの評価は可能となった。
NLOによるものジェットシグナル研究について、ほぼ解析を終了し論文にまとめる作業を行なっている。また、いくつかの国際研究会、CERN 等で研究成果の発表を行った。 また、スカラートップの研究については、国際共同レポートに成果発表を行うとともに論文の執筆を行なっている。また機械学習の効率化については、GPU マシンを導入するんなどの環境整備を行うとともに、初期的な評価を行い良好な結果をえた。
ヒッグスセクターの構造を現在及び将来の加速器実験を始め様々な実験で探求し、そこから標準理論を超える新しい物理に迫ることを目的としている。これまでに、LHC実験で第二のヒッグス粒子を直接探索する研究、将来のヒッグス粒子の超精密測定を見据えて様々な拡張ヒッグスセクターに基づいたヒッグス結合定数の輻射補正の研究、電弱相転移が一次的相転移を引き起こす場合に発生する重力波を検出することによるヒッグスポテンシャルの構造探究に関する研究を行ってきた。また、ディラック型のニュートリノ質量を生成する新模型を構築し、その性質を研究した。

Strategy for Future Research Activity

電子や核子の電気双極子能率に寄与を与える次元6までの演算子を全て考慮に入れて模型の制限がどう変わるかを検討する。超対称模型におけるミューオンの異常磁気能率を説明できる領域を検討し、ウィノとヒッグシーノが縮退した領域が良いことがわかったので、そういった領域がLHCでどう検証可能かを明らかにする。
有効理論を用いた暗黒物質・核子散乱断面積の評価法をディラックフェルミオンが暗黒物質である場合に応用し、またフレーバーの物理からの制限をディラックフェルミオンが暗黒物質である場合で明らかにする。
機械学習の重要性が増しているが一方で、入力に必要な情報が多いこと、結果の解釈が難しいとこなどの問題が明らかになっている。そこで、今年度までの研究をまとめて論文にするとともに、ジェットの分類問題を中心として、アルゴリズムの効率化と解釈可能性の向上に取り組む。
これまでに研究してきた付加的ヒッグス粒子の直接探索、拡張ヒッグス模型に関するヒッグス結合定数の高精度計算に関する系統的研究、重力波を通じたヒッグスポテンシャルの検証可能性に関する研究を深化させ、その相補性による相乗効果によりヒッグスセクターが将来実験でどのように解明されるかを明らかにする。また、ヒッグスセクターと標準理論を超える新しい物理のパラダイムとの関係、及びニュートリノ質量、暗黒物質、バリオン数生成などの諸現象とヒッグスセクターの関係について研究する。

  • Research Products

    (39 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 12 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 14 results,  Invited: 12 results) Book (2 results) Funded Workshop (3 results)

  • [Int'l Joint Research] ダラム大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      ダラム大学
  • [Int'l Joint Research] SLAC(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      SLAC
  • [Int'l Joint Research] パドワ大学/フィレンツェ大学(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      パドワ大学/フィレンツェ大学
  • [Int'l Joint Research] 國立台湾大学(その他の国・地域(台湾))

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      國立台湾大学
  • [Int'l Joint Research] 韓国高等科学研究院(KIAS)(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      韓国高等科学研究院(KIAS)
  • [Journal Article] A framework for finding anomalous objects at the LHC2018

    • Author(s)
      Chakraborty Amit、Iyer Abhishek M.、Roy Tuhin S.
    • Journal Title

      Nuclear Physics B

      Volume: 932 Pages: 439~470

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysb.2018.05.019

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Model independent evaluation of the Wilson coefficient of the Weinberg operator in QCD2018

    • Author(s)
      Abe Tomohiro、Hisano Junji、Nagai Ryo
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2018 Pages: 175

    • DOI

      10.1007/JHEP03(2018)175

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Probing SUSY effects in K^0_S → μ^+μ^-2018

    • Author(s)
      Chobanova Veronika、D’Ambrosio Giancarlo、Kitahara Teppei、Mart?nez Miriam Lucio、Santos Diego Mart?nez、Fern?ndez Isabel Su?rez、Yamamoto Kei
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2018 Pages: 024

    • DOI

      10.1007/JHEP05(2018)024

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gluino-mediated electroweak penguin with flavor-violating trilinear couplings2018

    • Author(s)
      Endo Motoi、Goto Toru、Kitahara Teppei、Mishima Satoshi、Ueda Daiki、Yamamoto Kei
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2018 Pages: 019

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2018)019

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] H-COUP: A program for one-loop corrected Higgs boson couplings in non-minimal Higgs sectors2018

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

      Computer Physics Communications

      Volume: 233 Pages: 134~144

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2018.06.012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-loop anomalous dimensions for four-Fermi operators in supersymmetric theories2017

    • Author(s)
      Hisano Junji、Kuwahara Takumi、Omura Yuji、Sato Takeki
    • Journal Title

      Nuclear Physics B

      Volume: 922 Pages: 77~93

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysb.2017.06.021

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Surviving scenario of stop decays for ATLAS l+jets+E_Tmiss search2017

    • Author(s)
      Han Chengcheng、Nojiri Mihoko M.、Takeuchi Michihisa、Yanagida Tsutomu T.
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 767 Pages: 37~41

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2017.01.045

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On the gauge invariance of the decay rate of false vacuum2017

    • Author(s)
      Endo Motoi、Moroi Takeo、Nojiri Mihoko M.、Shoji Yutaro
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 771 Pages: 281~287

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2017.05.057

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] False vacuum decay in gauge theory2017

    • Author(s)
      Endo Motoi、Moroi Takeo、Nojiri Mihoko M.、Shoji Yutaro
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2017 Pages: 074

    • DOI

      10.1007/JHEP11(2017)074

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Search for bottom squarks in the baryon-number violating MSSM2017

    • Author(s)
      Bardhan Debjyoti、Chakraborty Amit、Choudhury Debajyoti、Ghosh Dilip Kumar、Maity Manas
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 96 Pages: 035024

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.035024

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mixed Higgs?radion states at the LHC ? a detailed study2017

    • Author(s)
      Chakraborty Amit、Maitra Ushoshi、Raychaudhuri Sreerup、Samui Tousik
    • Journal Title

      Nuclear Physics B

      Volume: 922 Pages: 41~61

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysb.2017.06.006

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gauge invariant one-loop corrections to Higgs boson couplings in nonminimal Higgs models2017

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

      Physical Review D

      Volume: 96 Pages: 035014

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.035014

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neutrino mass without lepton number violation, dark matter; and a strongly first-order phase transition2017

    • Author(s)
      Kanemura Shinya、Sakurai Kodai、Sugiyama Hiroaki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 96 Pages: 095024

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.095024

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Probing flavor-violating decays of squarks at the LHC2018

    • Author(s)
      Amit Chakrabory
    • Organizer
      KEK-PH 2018 workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Golden Age 2030s2018

    • Author(s)
      Shinya Kanemura
    • Organizer
      TRIUMF Theory Workshop "New Physics and the Higgs"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Overview (Theory)2018

    • Author(s)
      Shinya Kanemura
    • Organizer
      Annual ILC Physics and Detector Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 新物理の窓としてのヒッグス物理 _黄金の2030 年代に向けて2018

    • Author(s)
      兼村晋哉
    • Organizer
      日本物理学会第72 回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] Effective theory approach to direct detection of dark matter2017

    • Author(s)
      Junji Hisano
    • Organizer
      The Les Houches Summer School Effective Field Theory in Particle Physics and Cosmology,
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Baryon-number viola0ng nucleon decay - Review from theore0cal viewpoints -2017

    • Author(s)
      Junji Hisano
    • Organizer
      The 17th Interna0onal Workshop on Next genera0on Nucleon Decay and Neutrino Detectors
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Colliders confronting BSM Past present and future2017

    • Author(s)
      Mihoko M. Nojiri
    • Organizer
      Bethe Forum on “SUSY breakdown confronting LHC and other data”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dark Matter Signature at Future Colliders2017

    • Author(s)
      Mihoko M. Nojiri
    • Organizer
      NCTS Annual theory meeting 2017, Particle Cosmology and Strings
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Identifying a new particle with a jet substructure2017

    • Author(s)
      Sung Hak Lim
    • Organizer
      Higgs Coupling 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Precision study of monojet signatures of compressed mass spectra2017

    • Author(s)
      Sung Hak Lim
    • Organizer
      Out of the Higgs Era into the Dark
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Universal Framework for Finding Anomalous Objects at the LHC2017

    • Author(s)
      Amit Chakrabory
    • Organizer
      KIAS workshop on Particle Physics and Cosmology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Higgs potential, future colliders and future GW interferometers2017

    • Author(s)
      Shinya Kanemura
    • Organizer
      The 12th Particle Physics Phenomenology Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Higgs as a Probe of New Physics2017

    • Author(s)
      Shinya Kanemura
    • Organizer
      Strings and Fields 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The Golden Age 2030s2017

    • Author(s)
      Shinya Kanemura
    • Organizer
      The Golden Age 2030s
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The Golden Age 2030s2017

    • Author(s)
      Shinya Kanemura
    • Organizer
      Scalars 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 250GeV ILC と他実験とのシナジー2017

    • Author(s)
      兼村晋哉
    • Organizer
      日本物理学会2017 年秋季大会
    • Invited
  • [Book] パリティ2018 年1 月号、特集:物理科学この1「加速器の新たなステージと素粒子物理」2018

    • Author(s)
      兼村晋哉
    • Total Pages
      12
    • Publisher
      丸善出版
  • [Book] 数理科学2018 年1 月号、特集:素粒子物理の現状と展望 「ヒッグス粒子と標準模型を超える物理」2018

    • Author(s)
      兼村晋哉
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      サイエンス社
  • [Funded Workshop] Out of Higgs era into the dark workshop2017

  • [Funded Workshop] 第20回定例会 New Higgs Working Group2017

  • [Funded Workshop] 第21回定例会 New Higgs Working Group2017

URL: 

Published: 2019-12-27   Modified: 2022-08-19  

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