2022 Fiscal Year Research-status Report

WIMP暗黒物質の精密計算で迫る素粒子標準模型を超える物理

Research Project

Project/Area Number	21K03549
Research Institution	Tokyo University of Science
Principal Investigator	阿部智広東京理科大学, 理工学部物理学科, 准教授 (70712727)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords	暗黒物質 / 素粒子標準模型を超える物理
Outline of Annual Research Achievements	まず擬南部ゴールドストン暗黒物質の模型の構築を行った。現在の直接探索実験の結果は，暗黒物質の核子との散乱断面積は，素朴な暗黒物質シナリオで期待されるよりも十分小さいことを要求する。その要求を満たす簡素な模型として，近年，擬南部ゴールドストンを暗黒物質とする模型が研究されている。いくつかのバリエーションがあるが，我々は，対称性の破れに伴うドメインウォールが生じず，エネルギー密度を現実的に説明できる模型で，かつ，模型に含まれるエネルギースケールに不自然な階層性がない模型の構築に成功した。これは，現実的な擬南部ゴールドストン暗黒物質模型を考える上で意義がある。また，擬南部ゴールドストン暗黒物質模型では，直接探索実験との比較の際に，量子補正を考慮する必要があるが，最終的な結果に効いてこない項は落としていいことを議論した。これによって理論計算はかなり簡素なものになった。並行して，電弱相互作用をするスピン１暗黒物質模型を重力波で検証可能かを検討した。結果として，コライダー実験や，暗黒物質探索実験では迫れないパラメータ領域も，重力波を使えば検証可能な領域があることを示すことができた。結果は現在，雑誌に投稿中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 初期に提案された擬南部ゴールドストン暗黒物質の模型の問題点を解決できた。
Strategy for Future Research Activity	擬南部ゴールドストン暗黒物質模型は，直接探索では検証できないため，どのように検証すべきかが難しい。コライダー実験や，宇宙論的観測でどのように検証可能かを，模型の特徴である断面積の速度依存性に着目して，明らかにしたい。
Causes of Carryover	コロナ禍のために出張，特に海外への出張が思うようにできなかったため。海外出張や，国内外からの研究者の招聘等に有意義に使う。