加速器実験を用いた素粒子理論モデルの選別及びパラメータ測定可能性の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 12J06240
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 張ヶ谷 圭介 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 超対称性模型 / 宇宙論 / 超対称性理論 / 暗黒物質 / リトルヒッグス模型 / トップパートナー

研究実績の概要

現在私は、"Pure Gravity Mediation (PGM)"と呼ばれる超対称性模型が有力だと考えている。PGMに関して、主に以下のような研究を行った。
(1)anomaly mediationの理論的検証
PGMにおいて、ゲージ粒子の超対称パートナーの質量はanomaly mediationと呼ばれる方法で自動的に生まれている。この生成方法が模型の基礎になっているので、anomaly mediationが正しいかをよく検証しておく必要が有る。一般的には、anomaly mediationは超共型補整場を導入した理論形式で導かれる。しかしながら、それを導入しない理論形式では矛盾が存在する可能性が指摘されていた。私は、経路積分の尺度を適切に考慮することでその矛盾がなくなることを示した。
(2)初期宇宙理論からの超対称性の破れのスケールに対する制限
PGMでは、スカラー粒子達の質量は電弱スケールの約1000倍とされている。ヒッグスも自然には同程度の質量を持つので、電弱スケールを得るためにはヒッグス質量を微調整する必要が有るという、甚だ不自然な状況にある。なぜ、スカラー粒子達の質量が電弱スケールと同程度でないのだろうか。スカラー粒子達の質量は超対称性の破れのスケールで決まっているので、なぜ超対称性の破れのスケールが大きいのだろうか、という疑問に答える必要がある。これに対し私は、超対称性の破れのスケールの大きさに対する宇宙論的制限を考察した。ある種のインフレーション模型においては、インフラトンがどうしても重力子の超対称パートナー(グラヴィティーノ)に崩壊してしまうことで、宇宙が暗黒物質だらけになってしまう。これを防ぐには、超対称性の破れのスケールが大きく、グラヴィティーノが重いために、崩壊が力学的に禁止されている必要がある。私は、このインフレーション模型が正しいとすれば超対称性の破れの大きさに下限が存在するので、ヒッグス質量の微調整をせざるをえない、という可能性を指摘した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Lower bound of the tensor-to-scalar ratio r>0.1 in a nearly quadratic chaotic inflation model in supergravity (2015)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya, Masahiro Kawasaki and Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 741 ページ: 267-271
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.12.053
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Higgs boson mass of 125 GeV and g－2 of the muon in a gaugino mediation model (2015)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya, Tsutomu T. Yanagida and Norimi Yokozaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 91 号: 7 ページ: 075010-075010
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.075010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Affleck-Dine Baryogenesis and Dark Matter Production after High-scale Inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya, Ayuki Kamada, Masahiro Kawasaki, Kyohei Mukaida and Masaki Yamada
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 4 ページ: 043510-043510
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.043510
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simple realization of inflaton potential on a Riemann surface (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya and Masahiro Ibe
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 738 ページ: 301-304
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.09.061
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pure Gravity Mediation and Chaotic Inflation in Supergravity (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya and Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 7 ページ: 075022-075022
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.075022
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamical fractional chaotic inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya, Masahiro Ibe, Kai Schmitz and Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 12 ページ: 123524-123524
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.123524
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phase Locked Inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya and Masahiro Ibe
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1411 号: 11 ページ: 147-147
  • DOI: 10.1007/jhep11(2014)147
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] R-symmetric Axion/Natural Inflation in Supergravity via Deformed Moduli Dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya, Masahiro Ibe and Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 739 ページ: 352-356
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.11.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CDM/baryon isocurvature perturbations in a sneutrino curvaton model (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya, Taku Hayakawa, Masahiro Kawasaki, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1410, 068 号: 10 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/10/068
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anomaly Mediated Gaugino Mass and Path-Integral Measure (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya and Masahiro Ibe
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 8 ページ: 085028-085028
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.085028
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Muon g-2 and LHC phenomenology in the L_mu-L_tau gauge symmetric model (2014)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介, 他
  • 雑誌名: JHEP 巻: 03 号: 3 ページ: 105-105
  • DOI: 10.1007/jhep03(2014)105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lower Bound on the Garvitino Masa m_{3/2}>O (100) TeV in R-Symmetry Breaking New Inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介、伊部雅裕、柳田勉
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 89 号: 5 ページ: 55014-55014
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.055014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dark Matter Production in Late Time Reheating (2014)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介, 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 89 号: 8 ページ: 83532-83532
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.083532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Scale Cosmic Perturbation from Evaporation of Primordial Black Holes (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田智弘、張ヶ谷圭介、川崎雅裕
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 88 号: 12 ページ: 123519-123519
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.123519
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Peccei-Quinn Symmetry from a Gauged Discrete R Symmetry (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介, 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 88 号: 7 ページ: 75022-75022
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.075022
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Closer Look at Gaugino Masses in Pure Gravity Mediation Model/Minimal Split SUSY Model (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ケ谷圭介、伊部雅裕、柳田勉
  • 雑誌名: JHEP 巻: 12 号: 12 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1007/jhep12(2013)016
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Scale SUSY Breaking From Topological Inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 719 号: 1-3 ページ: 126-130
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.01.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non- Gaussianity from Attractor Curvaton (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87 号: 6 ページ: 63514-63514
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.063514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chaotic Inflation with a Fractional Power-Law Potential in Strongly Coupled Gauge Theories (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 720 号: 1-3 ページ: 125-129
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.01.058
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model Independent Analysis of Interactions between Dark Matter and Various Quarks (2013)
  • 著者名/発表者名: Biplob Bhattacherjee
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 4 号: 4 ページ: 31-31
  • DOI: 10.1007/jhep04(2013)031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Simple Solution to the Polonyi Problem in Gravity Mediation (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 721 号: 1-3 ページ: 86-89
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.03.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Search for the Top Partner at the LHC using Multi-b-Jet Channels (2012)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 86 号: 1 ページ: 15005-15005
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.015005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seesaw Mechanism with Occam's Razor (2012)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 86 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.013002
  • 査読あり
• [学会発表] On the possibility of gravityno mass >> MSSM soft masses (2015)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya
  • 学会等名: 新物理の実証策を考える会
  • 発表場所: OIST, Okinawa
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] Higgs mass & muon g-2 in gaigino mediation (2015)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya
  • 学会等名: Higgs as a Probe of New Physics 2015
  • 発表場所: Toyama Univ.
  • 年月日: 2015-02-14
• [学会発表] R-symmetric Axion/Natural Inflation via Deformed Moduli Dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya
  • 学会等名: CosPA 2014
  • 発表場所: Univ. Auckland, New Zealand
  • 年月日: 2014-12-10
• [学会発表] Lower bound on the tensor-to-scalar ratio in a nearly quadratic chaotic inflation model in supergravity (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya
  • 学会等名: JGRG24
  • 発表場所: Kavli IPMU, The Univ. of Tokyo
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] R-symmetric Axion/Natural Inflation via Deformed Moduli Dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya
  • 学会等名: KEK-PH 2014
  • 発表場所: KEK, Tsukuba
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] Phase locked inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya
  • 学会等名: The Progress of the Particle Physics 2014
  • 発表場所: YITP, Kyoto Univ.
  • 年月日: 2014-07-29
• [学会発表] Dark matter production in late time rehaeting (2014)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 学会等名: Beyond the Standard Model 2014
  • 発表場所: KEK つくば市
  • 年月日: 2014-03-05
• [学会発表] Gaugino coannihilations in high scale SUSY breaking scenario (2014)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 学会等名: Basis of the Universe with Revolutionary Ideas 2014
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-02-13
• [学会発表] Lower bound on the gravitino mass in R breaking new inflation model (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 学会等名: SUSY : Model-building and Phenomenology
  • 発表場所: Kavli IPMU 東京大学
  • 年月日: 2013-12-03
• [学会発表] Large scale cosmic perturbation from evaporation of primordial black hole (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 学会等名: PASCOS2013
  • 発表場所: 台湾大学、台湾
  • 年月日: 2013-11-24
• [学会発表] Accidental PQ symmetry from discrete R symmetry (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 学会等名: 素粒子物理学の進展2013
  • 発表場所: YITP 京都大学
  • 年月日: 2013-08-06
• [学会発表] Non-Gaussianity from Attractor Curvaton (2013)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 学会等名: KEK-PH 2015
  • 発表場所: KEK
  • 年月日: 2013-03-04
• [学会発表] Search for the Top Partner at the LHC using Multi-b-Jet Channels (2012)
  • 著者名/発表者名: 張ヶ谷圭介
  • 学会等名: SUSY2012
  • 発表場所: 中国、北京大学
  • 年月日: 2012-08-14