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ハドロンコライダーでの精密測定及びエキゾチックトラックを用いた暗黒物質探査

研究課題

研究課題/領域番号 18K13535
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関東京大学

研究代表者

白井 智  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任助教 (10784499)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード暗黒物質 / 加速器 / LHC / 素粒子論
研究成果の概要

加速器実験での暗黒物質の発見は、素粒子物理学の最も重要な課題のひとつである。本研究ではハドロンコライダーにおける暗黒物質の発見について、1. 暗黒物質の量子効果を用いた間接的探査、2. 暗黒物質セクターの粒子に起因するエキゾチックトラックを用いた直接探査についての研究を行った。両研究において、従来の暗黒物質探査方法と異なる有力な探査手法を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

暗黒物質の解明は宇宙の構造、進化の歴史、将来の姿を解明するための科学の大きな目標である。そのためには高エネルギーで粒子をぶつけて暗黒物質を生成する加速器実験が重要である。現在稼働中の大型ハドロン衝突型加速器でも暗黒物質探査は活発に行われているが、その探査は容易ではない。本研究の結果によって、加速器での暗黒物質探査能力は著しく向上する。これは多大なリソースを割いて行われている加速器実験が真価を発揮して暗黒物質探査を行うための重要な役割を果たす。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (58件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (25件) (うち国際共著 12件、 査読あり 25件、 オープンアクセス 24件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 22件、 招待講演 20件)

  • [国際共同研究] UC Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] TDLI(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] TUM(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Zhongshan University(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IACS(インド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Munich, Max Planck Inst.(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] UC Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Precise estimate of charged Wino decay rate2023

    • 著者名/発表者名
      Ibe Masahiro、Mishima Masataka、Nakayama Yuhei、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2023 号: 1 ページ: 1-51

    • DOI

      10.1007/jhep01(2023)017

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced prospects for direct detection of inelastic dark matter from a non-galactic diffuse component2023

    • 著者名/発表者名
      Herrera Gonzalo、Ibarra Alejandro、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2023 号: 04 ページ: 026-026

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2023/04/026

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of QCD axion dark matter by coherent scattering2022

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Hajime、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 号: 9 ページ: 095030-095030

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.095030

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] More on fake GUT2022

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ibe, Satoshi Shirai, Motoo Suzuki, Keiichi Watanabe, Tsutomu T. Yanagida
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 07 号: 7 ページ: 087-087

    • DOI

      10.1007/jhep07(2022)087

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Searching for the QCD axion with the proposed International Linear Collider beam facility2022

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Hajime、Otono Hidetoshi、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 号: 5 ページ: 055029-055029

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.055029

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing relativistic axions from transient astrophysical sources2022

    • 著者名/発表者名
      Eby Joshua、Shirai Satoshi、Stadnik Yevgeny V.、Takhistov Volodymyr
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 825 ページ: 136858-136858

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2021.136858

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmological constraints on dark scalar2022

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ibe, Shin Kobayashi, Yuhei Nakayama, and Satoshi Shirai
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics volume

      巻: 03 号: 3 ページ: 198-198

    • DOI

      10.1007/jhep03(2022)198

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-perturbative Effects on Electroweakly Interacting Massive Particles at Hadron Collider2021

    • 著者名/発表者名
      Taisuke Katayose, Shigeki Matsumoto, Satoshi Shirai
    • 雑誌名

      Phys.Rev.D

      巻: 103 号: 9 ページ: 095017-095017

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.095017

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On stability of fermionic superconducting current in cosmic string2021

    • 著者名/発表者名
      Ibe Masahiro、Kobayashi Shin、Nakayama Yuhei、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 号: 5 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1007/jhep05(2021)217

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Muon g-2 in gauge mediation without SUSY CP problem2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ibe, Shin Kobayashi, Satoshi Shirai, Yuhei Nakayama
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 7 号: 7 ページ: 98-98

    • DOI

      10.1007/jhep07(2021)098

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal real scalar triplet dark matter2021

    • 著者名/発表者名
      Katayose Taisuke、Matsumoto Shigeki、Shirai Satoshi、Watanabe Yu
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 号: 9 ページ: 044-044

    • DOI

      10.1007/jhep09(2021)044

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing dark matter self-interaction with ultrafaint dwarf galaxies2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kohei、Ibe Masahiro、Kobayashi Shin、Nakayama Yuhei、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 号: 2 ページ: 023017-023017

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.023017

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Precise WIMP dark matter abundance and Standard Model thermodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Saikawa Ken'ichi、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 08 ページ: 011-011

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/08/011

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmological constraint on vector mediator of neutrino-electron interaction in light of XENON1T excess2020

    • 著者名/発表者名
      Ibe Masahiro、Kobayashi Shin、Nakayama Yuhei、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 号: 12 ページ: 004-004

    • DOI

      10.1007/jhep12(2020)004

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of future lepton colliders for fermionic Z-portal dark matter models2020

    • 著者名/発表者名
      Ghosh Dilip Kumar、Katayose Taisuke、Matsumoto Shigeki、Saha Ipsita、Shirai Satoshi、Tanabe Tomohiko
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 1 ページ: 015007-015007

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.015007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cornering Higgsinos Using Soft Displaced Tracks2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Hajime、Nagata Natsumi、Oide Hideyuki、Otono Hidetoshi、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 10 ページ: 101801-101801

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.101801

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmological constraint on dark photon from Neff2020

    • 著者名/発表者名
      Ibe Masahiro、Kobayashi Shin、Nakayama Yuhei、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 号: 4 ページ: 009-009

    • DOI

      10.1007/jhep04(2020)009

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Is the trans-Planckian censorship a swampland conjecture?2020

    • 著者名/発表者名
      Saito Ryo、Shirai Satoshi、Yamazaki Masahito
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 4 ページ: 046022-046022

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.046022

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] How heavy can neutralino dark matter be?2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Hajime、Luo Feng、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 号: 4 ページ: 107-107

    • DOI

      10.1007/jhep04(2019)107

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Novel GUT with apparently complete SU(5) multiplets2019

    • 著者名/発表者名
      Ibe Masahiro、Shirai Satoshi、Suzuki Motoo、Yanagida Tsutomu T.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 5 ページ: 055024-055024

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.055024

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Indirect probe of electroweak-interacting particles with mono-lepton signatures at hadron colliders2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Shigeki、Shirai Satoshi、Takeuchi Michihisa
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1903 号: 3 ページ: 076-076

    • DOI

      10.1007/jhep03(2019)076

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Higgsino Dark Matter or Not: Role of Disappearing Track Searches at the LHC and Future Colliders2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fukuda, N. Nagata, H. Otono, S. Shirai
    • 雑誌名

      Physics Letters

      巻: B781 ページ: 306-311

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2018.03.088

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Indirect probe of electroweakly interacting particles at the high-luminosity Large Hadron Collider2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Shigeki、Shirai Satoshi、Takeuchi Michihisa
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2018 号: 6 ページ: 049-049

    • DOI

      10.1007/jhep06(2018)049

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-scale gauge mediation after LHC Run 22018

    • 著者名/発表者名
      Lu Xiaochuan、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 784 ページ: 237-247

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2018.07.057

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Primordial gravitational waves, precisely: the role of thermodynamics in the Standard Model2018

    • 著者名/発表者名
      Saikawa Ken'ichi、Shirai Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2018 号: 05 ページ: 035-035

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2018/05/035

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Proton Decay as a Probe of Fundamental Physics2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      RCNP Workshop on Physics on Baryon number and Lepton number using Nuclei
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] WIMP Phememology2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      B1 Heavy Flavor and Dark Matter Joint Unit Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] QCD Axion Search with ILC Beam Facility2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Planck 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Detection of QCD Axion Dark Matter by Coherent Scattering2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      PASCOS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status and Challenge of Dark Matter Search at Collider2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      DM3 Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cosmic neutrino background as probe of new physics2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrino
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On Detection of Axion Dark Matter2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Asian-European-Institutes Workshop for BSM
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ILC Physics overview2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      1st general meeting of ILC-Japan Physics Working Group
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ILC 物理の最新動向 - 将来レプトンコライダーで解くべき問題、解けない問題 -2022

    • 著者名/発表者名
      白井智
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Precise WIMP Dark Matter Abundance and Standard Model Thermodynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      RIKEN iTHEMS Dark Matter Working Group
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cornering Higgsino at the LHC2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      KEK-PH Lectures and Workshops
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Naturalness and Typicality2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Summer camp on ILC accelerator, physics and detectors 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cornering Higgsino at the LHC2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      LLP workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Wino theory and future prospects2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Dark matter searches in the 2020s - At the crossroads of the WIMP
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cornering Higgsino at the LHC2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Asian-European-Institutes Workshop for BSM
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Collider Studies of Viable SUSY Dark Matter Models2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      PACIFIC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 暗黒物質理論2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      ダークマターの懇談会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Long Lived Particles in Viable SUSY Dark Matter Models2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      New Physics with Exotic and Long-Lived Particles: A Joint ICISE-CBPF Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Indirect Probe of Electroweak-Interacting Particles with Lepton Signatures at Hadron Colliders2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      SUSY2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How to exploit the available LHC data2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Joint Kavli IPMU - ICEPP Workshop on Future Directions for HEP
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Minimal Dark Matter at Colliders2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Planck 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Minimal Dark Matter at Colliders2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      alcw2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SUSY and Cosmology/Naturalness2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      Joint Kavli IPMU - ICEPP Workshop on New Directions for LHC: Run 2 and Beyond
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Indirect Probe of Minimal Dark Matter at Collider2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      SUSY2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Standard Model Thermodynamics: Effect on Gravitational Wave and Dark Matter2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      PACIFIC2018.9
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phenomenological consequences of the (refined) swampland conjecture2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shirai
    • 学会等名
      PGU2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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