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2017 Fiscal Year Research-status Report

Classification of Effective Operators and Dark Matter

Research Project

Project/Area Number 17K05409
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

村山 斉  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (20222341)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords素粒子 / 原子核 / 宇宙線 / 宇宙物理
Outline of Annual Research Achievements

素粒子の標準模型は2012年のヒッグス粒子の発見で完成した。しかし階層性の問題、暗黒物質、物質・反物質の非対称性など、標準模型を超える物理があることは間違いない。その効果を調べるにあたり、有効場の理論が有用な手法である。その際有効演算子を分類することが必須となる。本提案では、一般の場の理論に対して有効演算子を分類する方法を確立することをめざす。すでに標準理論については、共形代数の表現論を用いてその方法を確立したが、これを一般の次元と対称性、非線形シグマ模型、暗黒物質の有効場理論などに拡張、応用する。同時に最近提案した強い相互作用をする暗黒物質の模型について、有効場理論の手法と組み合わせることで、現象論を展開して実験的検証可能性を調べる。
昨年度は、与えられたfield contentと対称性のもとで許される有効演算子の分類の理論を、一般の次元、対称性と、非線形シグマ模型へと拡張することに成功した。共形代数のshort multipletのcharacterはFrancis Dolanによって一般の次元で調べられているが、これを用いてHilbert級数の構成を試した。コンパクト群と違って、characterが必ずしもorthonormal basisにならないことに注意して不変量を分類した。また、時空離散対称性についても十分注意をした。例えばパリティはユークリッド化した偶数次元では、ローレンツ群と交換しない。そのため表現論の考察を進めた。一方非線形シグマ模型では共形代数が役に立たないことがはっきりした。そのため、別の理論的な枠組みを探した結果、ホッジ理論が役に立ち、実際に有効演算子を分類できる方法を確立した。これで今後の応用への基礎がそろった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

計画調書と通り有効演算子の分類の理論を、一般の次元、対称性と、非線形シグマ模型へと拡張を試み、ある程度の進展を得た。また、時空離散対称性についても配慮し、有効場の理論に活用する有効演算子の分類も表現論の考察を進めた結果、同様に進展を得ている。

Strategy for Future Research Activity

応用例に取り組み始める。
暗黒物質の有効場理論を、系統的な有効演算子の分類で一般のスピンについて考察する。特にSIMPのような、非線形シグマ模型で記述される場合の有効場理論は今まで考察されていないので取り組みを進める。さらに有効演算子の理論を用いてSIMP理論の現象論を展開する。また、複合ヒッグス理論に非線形シグマ模型を応用し、有効演算子を分類する。

Causes of Carryover

研究協力者である東大大学院生の東京大学本郷キャンパスでの年度末の研究打ち合わせがSkypeのリモート手段での対応となり交通費支出見込みを下回った。来年度も交通費として使用する。

  • Research Products

    (33 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 18 results,  Invited: 19 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Berkeley/Yale University/University of California, Davis(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Berkeley/Yale University/University of California, Davis
    • # of Other Institutions
      1
  • [Int'l Joint Research] Hebrew University(イスラエル)

    • Country Name
      ISRAEL
    • Counterpart Institution
      Hebrew University
  • [Int'l Joint Research] Orsay LPT(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Orsay LPT
  • [Int'l Joint Research] Chung-Ang University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Chung-Ang University
  • [Journal Article] Dark spectroscopy at lepton colliders2018

    • Author(s)
      Yonit Hochberg, Eric Kuflik, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Physical review D

      Volume: 97 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.055030

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] One-loop matching and running with covariant derivative expansion2018

    • Author(s)
      Brian Henning, Xiaochuan Lu, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 01 Pages: 1-60

    • DOI

      10.1007/JHEP01(2018)123

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 2, 84, 30, 993, 560, 15456, 11962, 261485, ...: higher dimension operators in the SM EFT2017

    • Author(s)
      Brian Henning, Xiaochuan Lu, Tom Melia, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 08 Pages: 1-23

    • DOI

      10.1007/JHEP08(2017)016

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Vector SIMP dark matter2017

    • Author(s)
      Soo-Min Choi, Yonit Hochberg, Eric Kuflik, Hyun Min Lee, Yann Mambrini, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 10 Pages: 1-25

    • DOI

      10.1007/JHEP10(2017)162

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Operator bases, S -matrices, and their partition functions2017

    • Author(s)
      Brian Henning, Xiaochuan Lu, Tom Melia, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 10 Pages: 1-108

    • DOI

      10.1007/JHEP10(2017)199

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dark Side of the Universe for Everybody2018

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      CAP2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PFS challenge for the Science2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      2018 Japan Astronomy Society spring meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Subaru PFS updates2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      WFIRST-Subaru Synergistic Observation Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hierarchy Problem, Dark Matter, Dark Energy2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      CosPA
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dark Matter and Fundamental Physics2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      the 29th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PFS collaboration updates2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      9th PFS general collaboration meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dark Spectroscopy2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      LCWS2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 250GeV ILC will open up a new era of physics2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      2017 Physical Society of Japan autumn meeting
    • Invited
  • [Presentation] Will AI Replace Einstein?2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      EINSTEIN INNOVATION SUMMIT
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The Quest for Dark Matter and Dark Energy2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      Nuclear Science Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dark Matter : Observation, Theory, Experiment2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      School for Young Nuclear and Particle Physicist Group of Japan
    • Invited
  • [Presentation] TeV frontier in particle astrophysics2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      TeVPA2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PFS Project Update2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      PFS Meeting in Garching
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CMB B-mode polarization - Probe the era before the Big Bang2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      17th International Workshop on Low Temperature Detectors
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 17th International Workshop on Low Temperature Detectors2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      Highlights from the Particle Physics Gordon Research Conference
    • Invited
  • [Presentation] The Quantum Universe2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      IFAE's 25th anniversary
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Effective Operators2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      2017 Johns Hopkins Workshop "Beyond the Standard Model - Exploring the Frontier"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pushing the Frontiers of Particle Physics2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      Gordon Research Seminar "Pushing the Frontiers of Particle Physics During the LHC Run2Era"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 宇宙の謎を探るILC2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      早稲田大学セミナー『加速器と先端計測を駆使して宇宙の謎を探る』
    • Invited
  • [Presentation] Subaru and the era of grand surveys2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      The 22nd “Science in Japan” Forum US-Japan Astronomy: Partnerships & Opportunities
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Studying the Cosmos from Underground2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      新学術領域「宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究」領域研究会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Theory vision2017

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama
    • Organizer
      The Fifth Annual Large Hadron Collider Physics conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] カブリ数物連携宇宙研究機構

    • URL

      https://www.ipmu.jp/

  • [Remarks] Home page of Hitoshi Murayama

    • URL

      http://hitoshi.berkeley.edu/

URL: 

Published: 2018-12-17   Modified: 2022-02-21  

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