2021 Fiscal Year Annual Research Report
Dark matter system with non-standard annihilation processes
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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, 教授 (70425601)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 素粒子論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
階層性問題は、標準模型の唯一の質量次元を持つパラメータであるヒッグス質量パラメータがもたらす問題である。このパラメータの受ける量子補正はカットオフスケールに敏感であり、LHCで測定されたヒッグス粒子の質量を説明するためには非常に不自然な微調整をする必要がある。本研究では、階層性問題の解決策の一つである古典的スケール不変性に注目し、量子色力学のカイラル対称性の破れと同様な非摂動論的な機構によって、隠れたセクターにおいてスケールを獲得する模型について議論した。ヒッグス粒子の質量パラメータに対しては、ニュートリノオプションと呼ばれる、新たに導入した右巻きニュートリノの量子補正によって導き出す手法を用いる。この手法を古典的スケール不変の枠組みでうまく働かせるためには、右巻きニュートリノの質量は10^7GeV程度になることが知られている。本模型では、隠れたセクターにおけるカイラル対称性の破れを引き起こす新スカラー場によって、この右巻きニュートリノの質量スケールが説明可能である。本研究ではさらに重力自由度を考慮し、カイラル対称性の破れによってプランク質量を生成するシナリオを提案した。また、新スカラー場がインフラトンとなる可能性を指摘し、現在の観測に矛盾しない宇宙のインフレーションが実現できることを示した。一方、カイラル対称性の破れに伴い出現する南部-ゴールドストンボソンは、右巻きニュートリノと同程度の大きさの質量を持ち暗黒物質の候補となりうる。暗黒物質と標準模型粒子との相互作用は非常に弱く、暗黒物質は非熱的に残存する。インフレーションが実現される模型のパラーメータ領域において、暗黒物質の非熱的残存量が現在の観測値を満たす可能性があることを示した。
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