高い超対称スケールを持つ超対称標準模型の現象論的研究

• Project/Area Number: 14J08296
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 永田 夏海 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 超対称性理論 / 暗黒物質 / 大統一理論 / 加速器実験 / 陽子崩壊

Outline of Annual Research Achievements

現在までに行われた様々な宇宙観測の結果から，暗黒物質が存在することは立証されている。しかしながら，素粒子標準模型の枠内では暗黒物質を説明することはできない。このことは，標準模型を超える新物理が存在することを強く示唆しており，暗黒物質の正体を明らかにすることは新物理の全貌を知る上で極めて重要となる。そこで私は，種々の有望な暗黒物質模型において暗黒物質の探索可能性を研究することにした。特に，高い超対称スケールを持つ超対称標準模型において可能な暗黒物質の候補を洗い出し，それぞれの候補についてどのような実験で探索するのが有望かを議論した。このような模型に着目した理由としては，近年のLHC実験における超対称性粒子の直接探索の結果，およびヒッグス粒子質量の測定結果のいずれもが，超対称性のスケールが電弱スケールと比較して大分高いことを示唆しているためである。このような場合，電弱スケールが何故数百GeV程度であるかを自然に説明することが困難になる。そこで，超対称標準模型における『自然性』の問題についても議論した。

超対称標準模型の持つ多くの利点は，超対称性を持たないSO(10)大統一理論にも内包されていることが知られている。特に，これらの理論において，暗黒物質候補が自然に得られるのは非常に興味深い点である。そこで，このような暗黒物質の候補についても一般的に議論した。

これらに加えて，近年のLHC実験において報告された新物理の兆候と考えられる事象のいくつかに着目し，それらの解釈可能性を研究した。これらの研究で与えられた予言は，数年以内にLHC実験において検証することが可能である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Probing Bino-Gluino Coannihilation at the LHC (2015)
  • Author(s): N. Nagata, H. Otono, S. Shirai
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 748 Pages: 24-29
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.06.044
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] QCD Effects on Direct Detection of Wino Dark Matter (2015)
  • Author(s): J. Hisano, K. Ishiwata, N. Nagata
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 1506 Issue: 6 Pages: 097-097
  • DOI: 10.1007/jhep06(2015)097
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Signatures of Leptoquarks at the LHC and Right-handed Neutrinos (2015)
  • Author(s): J. L. Evans and N. Nagata
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 92 Issue: 1 Pages: 015022-015022
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.015022
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prospects for Higgs coupling measurements in SUSY with radiatively-driven naturalness (2015)
  • Author(s): K. J. Bae, H. Baer, N. Nagata, and H. Serce
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 92 Issue: 3 Pages: 035006-035006
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.035006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Interpretations of the ATLAS Diboson Resonances (2015)
  • Author(s): J. Hisano, N. Nagata, Y. Omura
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 92 Issue: 5 Pages: 055001-055001
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.055001
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Probing Bino-Gluino Coannihilation at the LHC (2015)
  • Author(s): N. Nagata, H. Otono, S. Shirai
  • Journal Title: JHEP Volume: 1510 Issue: 10 Pages: 086-086
  • DOI: 10.1007/jhep10(2015)086
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Weakly-Interacting Massive Particles in Non-supersymmetric SO(10) Grand Unified Models (2015)
  • Author(s): N. Nagata, K. A. Olive, J. Zheng
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 1510 Issue: 10 Pages: 193-193
  • DOI: 10.1007/jhep10(2015)193
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Beyond the CMSSM without an Accelerator: Proton Decay and Direct Dark Matter Detection (2015)
  • Author(s): J. Ellis, J. L. Evans, F. Luo, N. Nagata, K. A. Olive, P. Sandick
  • Journal Title: The European Physical Journal C Volume: 76 Issue: 1 Pages: 8-8
  • DOI: 10.1140/epjc/s10052-015-3842-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Higgsino Dark Matter in High-Scale Supersymmetry (2015)
  • Author(s): N. Nagata and S. Shirai
  • Journal Title: JHEP Volume: 1501 Issue: 1 Pages: 029-029
  • DOI: 10.1007/jhep01(2015)029
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Electroweakly-Interacting Dirac Dark Matter (2015)
  • Author(s): N. Nagata and S. Shirai
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 91 Issue: 5 Pages: 055035-055035
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.055035
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SU(5) Grand Unification in Pure Gravity Mediation (2015)
  • Author(s): J. L. Evans, N. Nagata, K. A. Olive,
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 91 Issue: 5 Pages: 055027-055027
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.055027
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effective Theories for Dark Matter Nucleon Scattering (2015)
  • Author(s): J. Hisano, R. Nagai, N. Nagata
  • Journal Title: JHEP Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dark Matter and Gauge Coupling Unification in Non-supersymmetric SO(10) Grand Unified Models (2015)
  • Author(s): Y. Mambrini, N. Nagata, K. A. Olive, J. Quevillon, J. Zheng
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Probing gaugino coannihilation with displaced vertex searches (2015)
  • Author(s): Natsumi Nagata
  • Organizer: The 14th Regular Meeting of New Higgs Working Group
  • Place of Presentation: University of Toyama, Toyama, Japan
  • Year and Date: 2015-08-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dark Matter and Gauge Coupling Unification in Non-SUSY SO(10) Grand Unified Models (2015)
  • Author(s): Natsumi Nagata
  • Organizer: PLANCK 2015
  • Place of Presentation: Ioannina University, Ioannina, Greece
  • Year and Date: 2015-05-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] QCD Effects on Direct Detection of Wino Dark Matter (2015)
  • Author(s): Natsumi Nagata
  • Organizer: Phenomenology 2015 Symposium
  • Place of Presentation: University of Pittsburgh, Pittsburgh, USA
  • Year and Date: 2015-05-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sfermion Flavor and Proton Decay in High-scale SUSY (2014)
  • Author(s): Natsumi Nagata
  • Organizer: 基研研究会 PPP2014
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Theoretical Calculation for neutron EDM (2014)
  • Author(s): Natsumi Nagata
  • Organizer: The 10the Regular Meeting of New Higgs Working Group
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-07-12 – 2014-07-13
• [Presentation] Sfermion Flavor and Proton Decay in Minimal SU(5) GUT with High-scale SUSY (2014)
  • Author(s): Natsumi Nagata
  • Organizer: PASCOS 2014
  • Place of Presentation: Warsaw, Poland
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-27