2015 Fiscal Year Annual Research Report
重い負電荷粒子スタウを含む新奇な原子・分子系の開拓
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25400416
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木野 康志 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00272005)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | エキゾチック原子・分子 / 原子衝突 / 小数多体系 / 超対称性粒子 / ビッグバン元素合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超対称性粒子は、LHC での発見が期待されている新粒子である。超対称性理論のあるモデルによると、最も軽い超対称性粒子がグラビティーノ (グラビトンの超対称性パートナー) で、次に軽い超対称性粒子はスタウ(X, 以降X粒子とする) とされている。X粒子はビッグバンで生成し、その長い寿命のためその直後のビッグバン元素合成まで存在し、元素合成に影響を与えた可能性がある。これは、X粒子は陽子の100倍以上の質量を持つため、ビッグバン直後の高温状態でも原子核とエキゾチック原子を形成することが可能である。このエキゾチック原子による原子衝突が起これば、X粒子は非常に重い電子として振舞うため原子の軌道半径は原子核のサイズと近くなり、原子核間距離が小さくなると２つの原子核をX粒子が強く引きつけ、原子核反応を誘発する。ビッグバン直後の粒子同士は高いエネルギーで衝突していると考えられるが、X粒子原子の束縛エネルギーは衝突エネルギーに比べて1桁以上高いため、通常の原子衝突に置き換えれば低速衝突であり、量子小数多体系を厳密に計算する必要がある。我々はビッグバン元素合成の痕跡を残す古い天体での6Liと 7Liの同位体存在度の観測値と、ビッグバン元素合成モデルからの同位体存在度の計算値が一致しないという問題 (Li問題)に取り組んだ。様々なX粒子を含む原子衝突を詳細に検討し、X粒子原子衝突が6Liと7Liの生成量を大きく変化させこのLi問題を解決し、逆にこのことを利用して未知の超対称性理論の中のパラメータについて制限を与えた。また、X粒子が形成するエキゾチック分子のエネルギー準位や分子構造について精密計算を行った。X粒子の質量を電子質量から陽子質量の1,000倍まで変化させ、分子構造が質量の増加とともに水素分子型からヘリウム原子型に変化すること、核間の零点振動により分子の安定性が失われることが分かった。
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Research Products
(13 results)
