2020 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental tests of high-scale supersymmetry
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17H02878
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柳田 勉 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員上級科学研究員 (10125677)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 重貴 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (00451625)
白井 智 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任助教 (10784499)
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)
伊部 昌宏 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (50599008)
高橋 史宜 東北大学, 理学研究科, 教授 (60503878)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 素粒子論 / 超対称模型 / 暗黒物質 / 高エネルギー加速器研究 / 高輝度加速器研究 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
松本は伊部と共に、高スケール超対称性模型において予言されるウィーノ暗黒物質の検証（ガンマ線を用いた間接検出）に関して、そのターゲットとなる矮小楕円体銀河(dSPh)の暗黒物質分布推定の研究を進展させた。前年度までに発展させたアルゴリズムを用いて、天体観測で得られた実データを解析し、りゅう座矮小銀河、こぐま座矮小銀河、ちょうこく室座矮小銀河のJ因子を評価した。また、松本と白井はウィーノ暗黒物質のハドロンコライダーにおける間接的検出方法を検証するために、高次摂動効果、非摂動効果を含む理論的計算を行なった。更に、加速器探査における背景事象（トップクオークやヒッグス粒子の生成）の理解に重要となる研究として、野尻はジェットの分類に関する研究を発展させ、ジェットのなかにあるソフトな粒子の分布がジェットの分類に寄与していることを明らかにした。伊部は、SU(5)xU(2)ゲージ対称性に基づく統一模型における陽子寿命を高スケール超対称模型の枠内で解析し、最小の模型はSKからの制限によってすでに棄却されていること、中間スケールに新たなカラー荷粒子が存在する場合でも HK で検証可能なことを示した。また、高スケール超対称模型に重要な影響を与える原始ブラックホールの存在に関し、柳田はBBN前に蒸発し何の痕跡も残さないpBHの存在に関し、それが生成された時に発生される重力波が将来の観測器で観測できることを示した。更に、高橋はXENON1T実験における電子反跳イベントの超過かO(1)keVの質量を持つアクシオンダークマターとして解釈が可能であること，そして宇宙のX線観測と無矛盾であるために光子との結合が著しく抑制されアノマリーを持たないアクシオンが示唆されることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は前年度までの研究成果を踏まえ、高スケール超対称模型が予言する暗黒物質候補の物理について発展させることができた。とくに、この暗黒物質候補の探査に重要となる矮小楕円体銀河のガンマ線観測と、将来計画も踏まえた高エネルギー加速器における探査に関する研究が進展した。同時に、高スケール対称模型が影響を受け得る原始ブラックホールや実験アノマリーに関する研究についても研究を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
松本は伊部と共に、２０１９年度の研究成果を発展させ、矮小楕円体銀河の暗黒物質分布にたいし非球状性、速度分布における非ガウス性を考慮したアルゴリズムの開発を行い、従来までの解析とどの程度違いが出るのかについて定量的に議論する予定である。白井は松本ともに、今年度開発したウィーノ暗黒物質のLHCでの間接検出方法が、模型の詳細に依存せず一般的な制限を与えることができる事実を踏まえ、LHC Run2の実データを用いてウィーノ暗黒物質について模型に依存しない最も保守的な制限を課すことを計画している。野尻は、ジェットの分布の補正を”Autoagressive Flow”をもちいて精密に取り扱うことにより、系統誤差を飛躍的に減少させ、ジェットの分類問題を精密にする計画である。また、天体分布から暗黒物質密度の推定を 深層学習の手法である”Normalizing flow”を使って行い、この分布から天体中の暗黒物質密度を解く方法を確立することも計画している。伊部は、最新のミュー中間子の以上磁気能率の実験結果を踏まえた超対称性標準模型の再考察を進める。特にレプトンセクター及び電弱セクターの超対称粒子のみが軽い模型における LHC 実験の制限や宇宙論の制限について研究を行う。高橋は現実的なモヂュライポテンシャルとインフレーション模型に基づき，その確率的な初期分布に基づく宇宙論的な進化を系統的に調べる。柳田は、引き続き原始ブラックホールのもたらす物理を詳しく調べ、その存在を証明する観測的方法について議論する予定である。
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