2019 Fiscal Year Research-status Report
Search for dark matter at hadron collider with precision measurement and exotic track
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18K13535
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / LHC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
暗黒物質の正体の解明は現代物理学の最も重要なテーマである。暗黒物質の有力な候補として、電弱相互作用を行う安定粒子が知られている。このような粒子は素粒子標準模型を拡張する新物理において自然に導入されることが多く、暗黒物質の安定性やその存在量も電弱相互作用のために自然に説明できる。そのような暗黒物質の最も直接的な検証は加速器実験で暗黒物質を直接生成し、その性質を調べることである。
このような電弱相互作用を行う暗黒物質は現在の大型ハドロン衝突型加速器(LHC)で生成は行うことは可能であるが、その検出が極めて難しい。暗黒物質はその名の通り、光子との相互作用が極めて弱く、暗黒物質を直接検出器で捉えることは極めて困難であるためである。そのため、いかに暗黒物質シグナルをLHCで検出するかは喫緊の課題である。
前年度では暗黒物質のアイソスピンパートナーからの崩壊から生じる極めて低エネルギーの荷電ハドロンを捉えることで暗黒物質シグナルを効率よく検出することが可能であることを明らかにした。このような低エネルギーのハドロンシグナルは標準模型プロセスからのバックグランドが膨大で、シグナルとして捉えることは出来ないと考えられていたが、実験グループとの協力の下、シグナルとバックグランドの巧妙な分離方法を開発した。このシグナルを用いることで、今までのLHCでの探査方法では全く捉えることが出来なかった暗黒物質のパラメータ領域が探査可能になった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度には、極低エネルギーのトラックを用いた暗黒物質の検出の新手法を提案した。この手法提案は本研究計画の大きな目標であったので、進捗状況は極めて順調だと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に行なった新手法の提案は実験サイドの方でも検証が始まっている。そのサポートのための理論実験合同の共同研究を進める。これに基づいて実データを用いた解析も行われると予定である。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の流行のため、予定されていた出張がキャンセルになった。次年度の旅費に使用する予定である。
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