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2012 Fiscal Year Annual Research Report

Early Universe in the Era of LHC

Planned Research

Project AreaParticles Physics opening up the Tera-scale horizon using LHC
Project/Area Number 23104008
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

山口 昌弘  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10222366)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 諸井 健夫  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60322997)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2016-03-31
Keywords素粒子物理学 / 超対称性 / 初期宇宙論
Outline of Annual Research Achievements

平成24年度はLHC実験でのヒッグス粒子とみられる新たな粒子が発見された。この発見は素粒子物理学のみならず我々の自然観の構築に大きな影響を与える。一方でLHCでの標準模型を超える探索では新たな粒子や現象の発見には至らなかった。本研究では、ヒッグス粒子の発見と標準模型を超える物理の探索結果を受けて、現在考えられる素粒子物理学のパラダイムと初期宇宙論への影響について研究を行った。125GeVの質量を持つヒッグス粒子の発見は、標準模型を超える基礎理論と考えられる超対称理論と無矛盾である。しかしながら、新物理の探索結果と合わせると、超対称理論は通常考えてきたミニマルな模型を超えるものであったり、特徴的な超対称粒子の質量スペクトルをもつ模型で記述されることが予想される。
山口は、ミニマルな模型にゲージ一重項ヒッグス場を加えた模型において、LHCで発見されたヒッグス粒子の性質を説明する研究を行った。その結果、ある特徴的な模型のパラメータ領域において、ヒッグス粒子の質量および崩壊の特徴を再現できることが分かった。
諸井は、ミニマルな模型群において更に特徴的な質量スペクトルを持つ模型(アノマリー伝搬機構もしくは純重力伝搬機構と呼ばれる模型)を考え、ヒッグス粒子の性質を再現するとともに、その模型に含まれるW粒子の超対称対であるニュートラリーノという粒子がさまざまな観測から得られる暗黒物質の性質を説明できることを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

LHCの実験結果を受けて、新たな素粒子物理学像、ひいては新たな初期宇宙像を構築することが本研究の目的である。本年度はLHCでヒッグス粒子の発見、および新物理の探索結果について大きな実験成果があった。それにより、我々の理論的研究も大きく進展した。発見されたヒッグス粒子の質量その他の性質を説明できない素粒子模型は全て棄却され、標準模型を超える基本物理と目される超対称理論についても模型の性質が大きく制限されることが分かってきた。本研究で得られた知見は、新たな物理模型の構築に大きく貢献しており、現在までの達成度としてはおおむね順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

LHC実験としてはこれまで得られたデータの詳細な解析結果を今年度発表すると期待される。これを受けて、新たな素粒子物理の模型構築を更に進める。同時にLHC実験以外の実験・観測特に暗黒物質の直接・間接観測実験で得られた知見を我々の研究に積極的に取り入れ、LHC実験から見えつつある素粒子物理学の知見が初期宇宙像の構築に与えるインパクトについて詳細な研究を行っていく。

  • Research Products

    (8 results)

All 2013 2012

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results)

  • [Journal Article] Higgs mixing and diphoton rate enhancement in NMSSM models2013

    • Author(s)
      K. Choi, S.H. Im, K.S. Jeong and M. Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 1302 Pages: 090

    • DOI

      10.1007/JHEP02(2013)090

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced Higgs Mass in a Gaugino Mediation Model without the Polonyi Problem2013

    • Author(s)
      T. Moroi, T.T. Yanagida and N. Yokozaki
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 719 Pages: 148-153

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2013.01.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Singlet-Doublet Higgs Mixing and its Implication on the Higgs Mass in the PQ-NMSSM2012

    • Author(s)
      K.S. Jeong, Y. Shoji and M. Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 1209 Pages: 007

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2012)007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Light Higgsino in Heavy Gravitino Scenario with Successful Electroweak Symmetry Breaking2012

    • Author(s)
      K.S. Jeong, M. Shimosuka and M. Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 1209 Pages: 050

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2012)050

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Peccei-Quinn invariant extension of the NMSSM2012

    • Author(s)
      K.S. Jeong, Y. Shoji and M. Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 1204 Pages: 022

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2012)022

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Probing dark radiation with inflationary gravitational waves2012

    • Author(s)
      R. Jinno, T. Moroi and K. Nakayama
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 86 Pages: 123502

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.86.123502

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermal Effects on Saxion in Supersymmetric Model with Peccei-Quinn Symmetry2012

    • Author(s)
      T. Moroi and M. Takimoto
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 105 Pages: 105-112

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2012.10.014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wino LSP detection in the light of recent Higgs searches at the LHC2012

    • Author(s)
      T. Moroi, K. Nakayama
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 710 Pages: 1590-163

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2012.02.058

    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2018-02-02  

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