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2020 年度 実績報告書

ヒッグス粒子発見後の素粒子物理学の新展開~LHCによる真空と時空構造の解明~

総括班

研究領域ヒッグス粒子発見後の素粒子物理学の新展開~LHCによる真空と時空構造の解明~
研究課題/領域番号 16H06488
研究機関東京大学

研究代表者

浅井 祥仁  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60282505)

研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード超対称性粒子 / ヒッグス粒子 / 暗黒物質
研究実績の概要

素粒子の研究は、ヒッグス粒子の発見により、「素粒子」自体の研究から、素粒子を使って「時空や真空」を探る新しい段階へ進みつつある。本領域は、衝突エネルギーを13TeVまで倍増させたLHC加速器を用いて、第2期実験H27年度からH30年度まで合わせて、170fb-1近いデータを収集できた。このデータを用いてヒッグス粒子を精密に調べたところ、予測を超える大きな成果が得られた。1)ヒッグス粒子と他の素粒子との結合の強さを測定した。物質を形成するフェルミ粒子との結合も測定し、ボトムクォーク、トップクォーク、タウレプトンとの結合の強さを誤差10-20%で測定した。力を伝えるゲージ粒子ばかりでなく、フェルミ粒子の質量もヒッグス粒子起源であることが分かった。2)世代の解明:第2世代の素粒子であるミュー粒子とヒッグス粒子の結合の強さを測定し、世代の違いをヒッグス粒子が作っていることが分かった。3)我々の宇宙が安定ではなく、準安定であることが分かった。我々の宇宙の真空が一番エネルギーが低いのではなく、別の最低エネルギー状態があることを示し、新現象の存在を示唆する結果である。この新現象に対応するものについて領域全体で研究を進めている。最近観測されたフレーバー物理の精密測定と標準理論との乖離や、ミューオンg-2の精密測定の結果のズレ、暗黒物質などの成果を包含して、新しい現象の可能性とLHCでの観測が期待される素粒子現象について、複数の可能性まで絞り込んだ。幅広い分野の研究者が参加しており、LHCの第3期実験や公募研究と合わせて、その可能性を検証できることがわかった。令和元年度から令和3年度までの期間は物理解析を進めるとともに,加速器、検出器ともにLHC第3期に向けた準備を進めた。令和4年度に開始した第3期運転ではエネルギーを13.6TeVまで上げ,データ収集を順調に進めることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて その他

すべて 国際共同研究 (6件)

  • [国際共同研究] INFN Roma-I/INFN Pisa/University of Florence(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      INFN Roma-I/INFN Pisa/University of Florence
  • [国際共同研究] CERN(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      CERN
  • [国際共同研究] SLAC/Boston University/University of Michigan(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      SLAC/Boston University/University of Michigan
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Max-Plank Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max-Plank Institute
  • [国際共同研究] Durham University/University of Cambridge(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Durham University/University of Cambridge
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      4

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公開日: 2023-12-25  

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