2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study of vacuum structure based on the classification of dark matter models
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19K03867
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
大村 雄司 近畿大学, 理工学部, 准教授 (00772097)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / フレーバー物理 / 対称性の破れ / ヒッグス物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、宇宙の真空構造と暗黒物質(DM)の解明を目的としている。特に本研究課題では、DMの候補として、標準模型の素粒子と(未知の)弱い相互作用をする素粒子を考え、現在宇宙にあるDMの残存量が、宇宙初期に熱的に生成されて実現されるシナリオに着目する。研究期間中では、特にDMとレプトンが湯川相互作用をする模型(レプトンポータルDM模型)をボトムアップ的に構築し、DMの物理的性質に基づいて模型の分類分けを行った。そして、それぞれの模型での実験バウンドと将来実験での検証方法を研究した。今年度は、論文JHEP03(2023)010(論文1)に基づいた講演を行うと共に、論文1では議論できていなかったDM物理に関して研究を行った。DMの直接探索実験は非常に強い実験バウンドをDM模型に与えることが知られている。そこで、論文1ではその強いバウンドから逃れられるDMの質量が非常に軽い領域に焦点をあて、DMの質量を軽くする具体的な方法と、その軽いDMの検証方法を提案した。そこではDMのスピンが半整数の場合に限って研究を行ったが、今年度は、DMのスピンがゼロである場合に着目し、最新の実験バウンドを踏まえて、この場合にどのように実験でのシグナルが変わり、検証が可能であるかを論文1の内容と比較しながら新しい論文に研究結果をまとめた。この論文は来年度出版予定である。
その他にも、余剰ヒッグス場がある模型や標準模型のゲージ対称性が拡張された模型での真空構造の解析、それらの模型のフレーバー物理での検証方法を議論し、特に標準模型の予言からのズレが報告されている観測量に関して研究を行った。これらの結果を論文PRD107no.7(2023)075017、JHEP11(2023)084で公表した。
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