2018 Fiscal Year Research-status Report
非標準的な消滅過程を伴う軽い暗黒物質による新物理探索
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17K05412
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
青木 真由美 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (70425601)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 素粒子論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自己相互作用をする暗黒物質の存在は、コアーカスプ問題などの宇宙の小スケール問題を解決する可能性があることが指摘されている。本研究では、自己相互作用をする暗黒物質が予言されるような模型として、標準模型に３つの複素スカラー場を加えた新たなU(1)ゲージ対称性(U(1)_D)を持つSU(3)_c×SU(2)_L×U(1)_Y×U(1)_D模型を提案した。U(1)_D対称性は自発的に破れ、Z_4の離散対称性が残る。この離散対称性により、この模型では２つのスカラー粒子が暗黒物質となる可能性が考えられる。我々は暗黒物質の残存量や直接探索、間接探索からの制限、またU(1)_D対称性に付随するゲージボソンの制限などから、一方の暗黒物質はGeVスケールの質量を持つ複素スカラー粒子であり、もう一方は数十MeV程度の質量を持ち、自己相互作用をする実スカラー粒子となる可能性を指摘した。このシナリオでは、GeVスケール暗黒物質の対消滅によって自己相互作用暗黒物質が生成される過程が存在する。そのようにして生成された自己相互作用暗黒物質はブーストされて地球に届き、その振る舞いはニュートリノに似ていることから水チェレンコフ検出器などのニュートリノ観測に使われる検出器で検証される可能性が期待できる。そこで、将来の水チェレンコフ検出器であるハイパーカミオカンデによる自己相互作用暗黒物質の探索可能性を議論した。その結果、暗黒物質が検出器内の電子と非弾性散乱を行うことによって特徴的な３リングイベントが観測される可能性があることを示した。
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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
水チェレンコフ検出器による暗黒物質の探索可能性について論文にまとめ、査読付き雑誌に発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
非標準的な対消滅を行う暗黒物質について異なる検証可能性を議論する。
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| Causes of Carryover |
数値計算に予想より時間を要したため、予定していた成果発表の機会を先送りした。
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Research Products
(2 results)
