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2011 Fiscal Year Research-status Report

電荷を持つ超対称性粒子の宇宙論的検証

Research Project

Project/Area Number 23540327
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

郡 和範  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (50565819)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords元素合成 / 超対称性 / 宇宙論 / LHC
Research Abstract

本年度では、次に説明する顕著な研究成果が得られた。素粒子の標準理論を超える模型の一つである、超対称性模型において、スカラータウレプトンなどの長寿命の荷電粒子が予言されている。そうした特徴的な性質を利用して、宇宙論に影響を与えるさまざまな効果を調べ、そうした超対称性理論のモデルを検証してきた。特に、宇宙初期に超対称性長寿命荷電粒子がヘリウム4と束縛状態を作った際に、内部にハドロニックカレントが流れるせいで、ヘリウム4自身が崩壊してしまうという全く新しいプロセスを発見し、その宇宙論への影響を明らかにすることができた。宇宙初期にヘリウム4が宇宙全体で壊れてしまうせいで、その崩壊から作られる重水素、三重水素、ヘリウム3の組成比が、観測される値と矛盾する危険性がある。矛盾しないようなパラメーターへの制限を得た。同時にベリリウム7や、リチウム7との束縛状態は、効率的にそれらを壊してくれるせいで、観測値によりよく合わせることができる。ベリリウム7とリチウム7の量は何桁も少ないせいで、それらの崩壊から作られる軽元素は、観測には抵触しない。そのようなパラメーターの許容範囲を得た。ここで示唆された寿命や質量などのパラメーターの情報は、LHC実験などから得られる情報とは独立であり、相補的な意味を持つことから、超対称性理論のモデルパラメーターを探る上で、極めて重要な意味を持つ。この仕事は私の開発した計算コードを下に解析された。この結果を査読付き英文雑誌に出版した。(Jittoh et al,2011)。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

埼玉大学の素粒子論のグループと共同で研究を進めているところがポイントとなっている。私と彼らとで役割分担し、それぞれが独立に効率化を図ることにより、当初の計画以上に進展する結果となった。共同研究であるJittoh et al,2011 において、主に宇宙論パートは私が担当している。目標であった時間発展のコードの開発は数か月以内で達成され、のこりの期間は解析と論文の作成に主眼がおかれた。

Strategy for Future Research Activity

次年度の目標である「長寿命荷電粒子が大規模構造形成と宇宙背景放射の非等方性へ与える影響を計算するコードの開発」について、それぞれの専門家に共同研究をお願いする予定である。佐賀大学の高橋准教授に長寿命荷電粒子がある場合の、宇宙初期の密度揺らぎの計算についての協力をお願いする。これにより、長寿命荷電粒子が存在する宇宙における宇宙背景放射揺らぎの非等方性を理論的に計算する事ができ、その理論値と観測値とを比較することが出来るようになる。一方、東京大学の吉田教授と大学院生の鎌田さんに、数値シミュレーションによる大規模構造形成の協力をお願いする。その構造形成の計算により、長寿命荷電粒子が存在する宇宙のライマンアルファー雲の分布の理論計算が得られ、その理論値と観測値とを比較することが出来るようになる。これらの2つの独立な手法を組み合わせることにより、長寿命荷電粒子の理論パラメーターをさらに強力に制限ことができるようになると期待している。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本年度に購入予定していたラップトップコンピューターとデスクトップコンピューターを買っていなかったので、次年度に回す予定である。設備備品としてラップトップコンピューター(400,000円)、消耗品費としてデスクトップコンピューター(190,000円)、モニター(110,000円)、コンピューター用ソフトウェアー(150,000円)などを予定している。国内の研究打合わせ・京都大学2 日間× 3回(100,000円)、海外での学会発表・米ハーバード大7 日間(400,000円)と研究者招聘・英オックスフォード大より(300,000円)などを予定している。

  • Research Products

    (32 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (14 results) Book (3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Observable Spectra of Induced Gravitational Waves from Inflation2012

    • Author(s)
      Laila Alabidi, Kazunori Kohri, Misao Sasaki, Yuuiti Sendouda
    • Journal Title

      arXiv.org

      Volume: astro-ph.CO Pages: arXiv:1203.4663

  • [Journal Article] Gamma-ray flare and absorption in Crab Nebula: Lovely TeV--PeV astrophysics2012

    • Author(s)
      Kazunori Kohri, Yutaka Ohira, Kunihito Ioka
    • Journal Title

      arXiv.org

      Volume: astro-ph.HE Pages: arXiv:1202.6439

  • [Journal Article] The hybrid curvaton2012

    • Author(s)
      Konstantinos Dimopoulos, Kazunori Kohri, Tomohiro Matsuda
    • Journal Title

      arXiv.org

      Volume: hep-ph Pages: arXiv:1201.6037

  • [Journal Article] Evolution of Synchrotron X-rays in Supernova Remnants2012

    • Author(s)
      Ryoko Nakamura, Aya Bamba, Tadayasu Dotani, Manabu Ishida, Ryo Yamazaki, Kazunori Kohri
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal,

      Volume: 746 Pages: 134

    • DOI

      10.1088/0004-637X/746/2/134

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The inflating curvaton2012

    • Author(s)
      Konstantinos Dimopoulos, Kazunori Kohri, David H. Lyth, Tomohiro Matsuda
    • Journal Title

      JCAP (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)

      Volume: 1203 Pages: 022

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/03/022

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phenomenology of Gravitational Aether as a solution to the Old Cosmological Constant Problem2012

    • Author(s)
      Siavash Aslanbeigi, Georg Robbers, Brendan Z. Foster, Kazunori Kohri, Niayesh Afshordi
    • Journal Title

      Phys. Rev. D

      Volume: 84 Pages: 103522

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.84.103522

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design concepts for the Cherenkov Telescope Array CTA: An advanced facility for ground-based high-energy gamma-ray astronomy2011

    • Author(s)
      CTA Consortium Collaboration (M. Actis (La Plata U.) et al.).
    • Journal Title

      Exper.Astron

      Volume: 32 Pages: 193-316

    • DOI

      10.1007/s10686-011-9247-0Open Access

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Big-bang nucleosynthesis with a long-lived charged massive particle including $^4$He spallation processes2011

    • Author(s)
      Toshifumi Jittoh, Kazunori Kohri, Masafumi Koike, Joe Sato, Kenichi Sugai, Masato Yamanaka, Koichi Yazaki
    • Journal Title

      Phys. Rev. .D.

      Volume: 84 Pages: 035008

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.84.035008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible Origin of Rapid Variability of Gamma-Ray Bursts due to Convective Energy Transfer in Hyperaccretion Disks2011

    • Author(s)
      Norita Kawanaka, Kazunori Kohri
    • Journal Title

      MNRAS letters (Monthly Notice Royal Astronomical Society Letters)

      Volume: 419 Pages: 713-717

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2011.19733.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Positron annihilation as a cosmic-ray probe2011

    • Author(s)
      Yutaka Ohira, Kazunori Kohri, Norita Kawanaka
    • Journal Title

      MNRAS letters (Monthly Notice Royal Astronomical Society Letters)

      Volume: 421 Pages: L102-L106

    • DOI

      10.1111/j.1745-3933.2011.01215.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cosmological constraints on dark matter models with velocity-dependent annihilation cross section2011

    • Author(s)
      Junji Hisano, Masahiro Kawasaki, Kazunori Kohri, Takeo Moroi, Kazunori Nakayama, Toyokazu Sekiguchi
    • Journal Title

      Phys. Rev. D

      Volume: 83 Pages: 123511

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.83.123511

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the waterfall behavior in hybrid inflation2011

    • Author(s)
      Hideo Kodama, Kazunori Kohri, Kazunori Nakayama
    • Journal Title

      Progress in Theoretical Physics

      Volume: 126 Pages: 331-350

    • DOI

      10.1143/PTP.126.331

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 宇宙における高温、高密度、強磁場の現象2012

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      日本物理学会春の年会、領域2シンポジウム「超強度場の物理」(招待講演)
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月25日
  • [Presentation] CTA 報告32: CTA 時代におけるAxionの研究2012

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      日本物理学会春の年会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月24日
  • [Presentation] 素粒子的宇宙論入門2012

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      首都大学東京 物理学科 集中講義(招待講演)
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2012年2月8日から10日
  • [Presentation] 宇宙のはじまり 光速を超えるニュートリノ 霧箱実験2012

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      KEKキャラバン
    • Place of Presentation
      大分県立日田高校
    • Year and Date
      2012年1月6日
  • [Presentation] 宇宙論を使った超対称荷電粒子の検証2012

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      総合研究大学院大学研究発表会(招待講演)
    • Place of Presentation
      総研大 葉山キャンパス
    • Year and Date
      2012年1月12日
  • [Presentation] Dark Matter indirect detection in terms of cosmic rays2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      Physics Seminar(招待講演)
    • Place of Presentation
      ヘルシンキ大、フィンランド
    • Year and Date
      2011年9月9日
  • [Presentation] AxionとCTA2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      宇宙線研究所共同利用研究会、「マルチメッセンジャー宇宙物理学とCTA」
    • Place of Presentation
      東京大学宇宙線研究所
    • Year and Date
      2011年9月30日
  • [Presentation] 宇宙のはじまり2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      KEKキャラバン
    • Place of Presentation
      大分県立大分舞鶴高校
    • Year and Date
      2011年9月23日
  • [Presentation] Long-lived charged SUSY particles with BBN, LSS and CMB2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      国際会議「COSMO11」
    • Place of Presentation
      ポルト、ポルトガル
    • Year and Date
      2011年8月25日
  • [Presentation] 宇宙論におけるリチウム7問題と標準理論を超える物理学2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      物理学科セミナー(招待講演)
    • Place of Presentation
      大阪市立大学
    • Year and Date
      2011年6月17日
  • [Presentation] Dark Matter indirect detection in terms of cosmic rays, gamma-ray, BBN and CMB2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      The ECTP international conference on Primordial QCD Matter in LHC Era(招待講演)
    • Place of Presentation
      CATACT PYRAMIDS, Giza, Egypt
    • Year and Date
      2011年12月4日
  • [Presentation] Dark Matter indirect detection in terms of cosmic rays, gamma-ray, BBN and CMB2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      Egypt-Japan Joint Workshop
    • Place of Presentation
      MTI University, Cairo, Egypt
    • Year and Date
      2011年12月2日
  • [Presentation] BBN-CMB constraints on annihilating DM2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      International Workshop, HEAP2011(招待講演)
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構
    • Year and Date
      2011年11月14日
  • [Presentation] 速度依存する対消滅散乱断面積をもつ素粒子ダークマターモデル2011

    • Author(s)
      郡 和範
    • Organizer
      宇宙論セミナー(招待講演)
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2011年10月25日
  • [Book] High Energy Accelerator Research Organization, KEK. Annual report 2010, Vol. 1: Summary of activities. Research highlights2011

    • Author(s)
      Akihiro Maki, (ed.), Kotaro Bessho, (ed.), Kaoru Iwano, (ed.), Masato Kawasaki, (ed.), Eiji Kikutani, (ed.), Kazunori Kohri, (ed) et al
    • Total Pages
      72
    • Publisher
      KEK Reports & Library
  • [Book] High Energy Accelerator Research Organization, KEK. Annual report 2010, Vol. 2: Reports from laboratories. Education and training.2011

    • Author(s)
      Akihiro Maki, (ed.), Kotaro Bessho, (ed.), Kaoru Iwano, (ed.), Masato Kawasaki, (ed.), Eiji Kikutani, (ed.), Kazunori Kohri, (ed.) et al.
    • Total Pages
      124
    • Publisher
      KEK Reports & Library
  • [Book] High Energy Accelerator Research Organization, KEK. Annual report 2010, Vol. 3: Data and references.2011

    • Author(s)
      Akihiro Maki, (ed.), Kotaro Bessho, (ed.), Kaoru Iwano, (ed.), Masato Kawasaki, (ed.), Eiji Kikutani, (ed.) et al.
    • Total Pages
      84
    • Publisher
      KEK Reports & Library
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Highlights/20111216160000/

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Highlights/20111228170000/

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/20111107160000/

URL: 

Published: 2013-07-10  

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