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2015 Fiscal Year Research-status Report

宇宙・素粒子・物性・原子物理での自発的対称性の破れ

Research Project

Project/Area Number 26400241
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

村山 斉  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (20222341)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords素粒子物理 / 原子・分子物理 / 宇宙物理 / 数理物理 / 物性物理
Outline of Annual Research Achievements

宇宙の暗黒物質が自発的対称性の破れで生まれる模型を提案した。QCDをコピーし、クォークの質量を縮退させると、π中間子が安定粒子となる。Wess-Zumino項による3->2消滅によって熱的残存量が決まり、質量もQCDと似た300MeVが適当である。自己相互作用があるため、矮小銀河や合体銀河の質量分布の謎を自然に説明できる。
標準模型での電弱対称性の破れにまつわる有効場の理論を構築する一般論を構築した。重い粒子を積分する際、今までの手法では計算後ゲージ不変な演算子の形にまとめるのが煩雑であった。共変微分展開によって有効演算子の一般的な公式を導いた。加えて物理観測量へのマッチングの方法を明確化した。
超対称性の自発的な破れが低いスケールで起きる模型では、グラビティーの質量が宇宙論的な制限にひっかかる。スカラーの質量を最低次で生成すると自乗質量の和則によってタキオンが出るという「定理」のため、ループにして破れのスケールを上げる必要があったからである。しかし最低次でも負の自乗質量がベクトル的物質場にのみ現れるようにすれば、問題がないことを指摘した。このため破れのスケールをあまり上げずに実験と矛盾しない質量を出すことに成功し、宇宙論的に問題のない模型を構築した。
他にも、標準模型の電弱対称性の破れを起こすメカニズムを高ルミノシティーLHCで探索するため、WZ終状態の再散乱による位相のズレを見る方法を提案した。以前提案した超対称性の自発的な破れが余剰次元の境界条件で起きる理論では、ヒッグス粒子の質量が自動的に大きくなることを発見した。超対称大統一理論の自発的な破れによる質量スペクトルを用い、ゲージ・メディエーションが自然に起こる模型を提案した。また、以前提唱したニュートリノの混合角は群のハール測度で分布するというアナーキー理論が、現在の実験データと全く無矛盾であることを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

暗黒物質が擬南部・ゴールドストン粒子である「強く相互作用する重い粒子」(SIMP)の可能性は、予期しなかった成果であり、その後実験的検証可能性についての現象論が進んでいる。特に現在つくばの高エネルギー加速器研究機構で建設中のSuperKEK-Bで探索する可能性があることを現在まとめており、当初の計画以上に進展している。

Strategy for Future Research Activity

暗黒物質が擬南部・ゴールドストン粒子である「強く相互作用する重い粒子」(SIMP)の可能性を中心に、自発的な対称性の破れが宇宙論に与える影響を系統的に調べていく。一方有効場理論についても、有効演算子の系統的な分類の方法を考察し、一般論を構築する。また、超対称性を自発的に破る新しい場の理論の模型も構築する。

Causes of Carryover

購入を予定していたラップトップコンピュータは、現在使用中のものがまだ問題ないため、購入を伸ばすことにしたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

ラップトップを後年度に購入する。

  • Research Products

    (31 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 17 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Berkeley/Cornell University/Northwestern University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Berkeley/Cornell University/Northwestern University
    • # of Other Institutions
      3
  • [Int'l Joint Research] Tel Aviv University/Weizmann Institute(イスラエル)

    • Country Name
      ISRAEL
    • Counterpart Institution
      Tel Aviv University/Weizmann Institute
  • [Int'l Joint Research] INFN Rome(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      INFN Rome
  • [Int'l Joint Research] IHEP(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      IHEP
  • [Journal Article] Enhanced Higgs Mass in Compact Supersymmetry2016

    • Author(s)
      Kohsaku Tobioka, Ryuichiro Katano, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 1604 Pages: 025

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2016)025

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] How to use the Standard Model effective field theory2016

    • Author(s)
      Brian Henning, Xiaochuan Lu, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 1601 Pages: 023

    • DOI

      10.1007/JHEP01(2016)023

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Seminatural Gauge Mediation from Product Group Unification2015

    • Author(s)
      Hajime Fukuda, Hitoshi Murayama, Tsutomu. T. Yanagida, Norimi Yokozaki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 92 Pages: 055032

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.055032

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Properties of Weak Lensing Clusters Detected on Hyper Suprime-Cam's 2.3 deg^2 Field2015

    • Author(s)
      Satoshi Miyazaki et al
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 807 Pages: 22

    • DOI

      10.1088/0004-637X/807/1/22

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Low-energy Supersymmetry Breaking Without the Gravitino Problem2015

    • Author(s)
      Anson Hook, Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 92 Pages: 015004

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.015004

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Model for Thermal Relic Dark Matter of Strongly Interacting Massive Particles2015

    • Author(s)
      Yonit Hochberg, Eric Kuflik, Hitoshi Murayama, Tomer Volansky, and Jay G. Wacker
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 115 Pages: 021301

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.115.021301

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Probing strong electroweak symmetry breaking dynamics through quantum interferometry at the LHC2015

    • Author(s)
      Hitoshi Murayama, Vikram Rentala, and Jing Shu
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 92 Pages: 116002

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.116002

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Neutrino mixing anarchy: Alive and kicking2015

    • Author(s)
      Andre de Gouvea and Hitoshi Murayama
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 747 Pages: 479,483

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2015.06.028

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Nambu-Goldstone bosons, dark pions, and effective operators2016

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Nambu Memorial Symposium
    • Place of Presentation
      The University of Chicago, Chicago, USA
    • Year and Date
      2016-03-11 – 2016-03-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dark Pions as Dark Matter2016

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      International Conference on Low Energy Anti-Proton Physics 2016
    • Place of Presentation
      金沢歌劇場、金沢市、石川県
    • Year and Date
      2016-03-06 – 2016-03-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Future Linear Colliders2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Linear Collider Workshop 2015 (LCWS15)
    • Place of Presentation
      Fairmont Chateau Whistler Hotel,Vancouver, Canada
    • Year and Date
      2015-11-06 – 2015-11-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Particle physics beyond Higgs2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      TeVPA2015
    • Place of Presentation
      三井ガーデンホテル, 柏市、千葉県
    • Year and Date
      2015-10-28 – 2015-10-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Goldstone bosons without Lorentz invariance2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      LEPP Seminar
    • Place of Presentation
      Cornell University, Ithaca, USA
    • Year and Date
      2015-10-20 – 2015-10-20
    • Invited
  • [Presentation] When a Symmetry Breaks2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Cornell Physics Colloquium
    • Place of Presentation
      Cornell University, Ithaca, USA
    • Year and Date
      2015-10-19 – 2015-10-19
    • Invited
  • [Presentation] When a Symmetry Breaks2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Physics and Astronomy Colloquia
    • Place of Presentation
      Stony Brook University, NY, USA
    • Year and Date
      2015-10-06 – 2015-10-06
    • Invited
  • [Presentation] SIMProgress2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Berkeley Center for Theoretical Physics Lake Tahoe Summit
    • Place of Presentation
      Lake Tahoe, California,USA
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-12
    • Invited
  • [Presentation] Theory outlook2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Workshop for Neutrino Programs with facilities in Japan
    • Place of Presentation
      J-PARC, 東海村、茨城県
    • Year and Date
      2015-08-04 – 2015-08-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Introduction to Cosmology2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Asian Science Camp 2015
    • Place of Presentation
      Convention center, Bangkok,Thailand
    • Year and Date
      2015-08-03 – 2015-08-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PFSプロジェクトの概要2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      すばるPFSによるサイエンス検討会
    • Place of Presentation
      東京大学 Kavli IPMU、柏市、千葉県
    • Year and Date
      2015-07-09 – 2015-07-11
    • Invited
  • [Presentation] BSM review2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Invisibles 15 Workshop
    • Place of Presentation
      IFT & Thyssen-Bornemisza Museum, Madrid, Spain
    • Year and Date
      2015-06-21 – 2015-06-26
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Beyond the Standard Model2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Invisibles school 2015
    • Place of Presentation
      La Cristalera, Miraflores de la Sierra, Madrid, Spain
    • Year and Date
      2015-06-17 – 2015-06-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dark Matter Theory2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Gordon Research Conference on ”String Theory &Cosmology"
    • Place of Presentation
      香港工科大学、香港
    • Year and Date
      2015-05-31 – 2015-06-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Kavli IPMU and Quantum Universe2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      ELSI Colloquium
    • Place of Presentation
      東京工業大学 地球生命研究所、目黒区、東京都
    • Year and Date
      2015-05-11 – 2015-05-11
    • Invited
  • [Presentation] Scientific Collaboration Promoting Peace2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      International Particle Accelerator Conference 2015
    • Place of Presentation
      Richmond, Virginia, USA
    • Year and Date
      2015-05-07 – 2015-05-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Strongly Interacting Dark Matter2015

    • Author(s)
      村山斉
    • Organizer
      Oxford Theoretical Physics Seminar
    • Place of Presentation
      Dalitz Institute DWB, Oxford University, Oxford, UK
    • Year and Date
      2015-05-06 – 2015-05-06
    • Invited
  • [Remarks] カブリ数物連携宇宙研究機構

    • URL

      http://www.ipmu.jp/

  • [Remarks] Home Page of Hitoshi Murayama

    • URL

      http://hitoshi.berkeley.edu

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Published: 2017-01-06   Modified: 2022-01-27  

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