| 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～ |
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| 研究課題/領域番号 |
16H06490
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山口 昌弘 東北大学, 理学研究科, 教授 (10222366)
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| 研究分担者 |
磯 暁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (20242092)
諸井 健夫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60322997)
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| 研究期間 (年度) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| キーワード | 素粒子物理学 / 初期宇宙論 / 超対称性 |
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| 研究実績の概要 |
標準理論を超える素粒子模型についての研究では、超対称粒子が重い場合の超対称標準模型についての詳細な解析を行い、パラメータ間の微調整がある場合の効率的なパラメータ領域の同定方法を提案し、特に、ストップ粒子が重いにも拘らず他のスクォークが軽くなるパラメータ領域を見出した。また、ゲージ対称性がある場合の真空崩壊の崩壊率計算の定式化を行い、その結果を素粒子標準模型における電弱真空の安定性に関する研究に応用し、我々の住む電弱真空が不安定であることを示した。
量子的にもつれた時空での輻射を詳細に検討し、それまで謎とされてきた加速する荷電粒子からの量子もつれに伴う輻射が、時空の量子もつれで説明できることを示すとともに、その結果をド・ジッター時空へと拡張し、加速宇宙での量子もつれについての議論を行った。
宇宙論への応用について、古典的にスケールを持たないヒッグス模型の宇宙初期に関する研究を行い、電弱対称性の破れが過冷却を起こして、初期宇宙シナリオを大きく変えることを明らかにした。また、宇宙論にも長寿命粒子が存在する場合にその粒子が宇宙進化に与える影響に関して研究を行った。特に、長寿命粒子が引き起こす散乱過程を取り入れたビッグバン元素合成で生成される軽元素量の計算を行い、その結果が最新の軽元素量の観測結果と無矛盾であるという条件から長寿命粒子の残存量に対しての上限を得た。さらに、最近CIBER実験が約１μm程度の波長の宇宙背景赤外線スペクトルが標準的な予言よりも過剰であるという結果を公表したことを踏まえ、その過剰な赤外線が標準模型には含まれない粒子の崩壊によるというシナリオについて研究を行い、宇宙背景赤外線に大きな非等方性から厳しく制限されることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
3つの課題について、それぞれ計画していた研究が順調に進み、当初目指していた成果が得られ、数多くの論文発表につながった。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究をさらに推進するため、１．電弱新物理の解明に基づくボトムアップ的研究、２．超弦理論に基づくトップダウン的研究、３．新物理に基づく宇宙進化史の研究 について、研究代表者及び分担者がそれぞれ研究遂行の責任者になりつつ、連携研究者らとも協力しながらこれらの研究を有機的に進める。LHC実験において、新物理の兆候が見えない中、他の実験・観測の結果も踏まえながら、新物理についての研究を進め、それがもたらす宇宙進化史や、時空構造への示唆を考察する必要がある。
そのため、他の理論研究班との連携を取りながら、理論関係の研究集会を開催する。また、海外から研究者を招聘し、共同研究を進めるとともに、国内外の国際会議・研究集会において、成果発表するとともに研究動向について情報収集をはかる。引き続き博士研究員を雇用し、これらの研究の補助にあたらせる。重心系のエネルギー13TeVで得られたLHC実験の結果に基づき、あるべき新物理及び時空像について、さらに研究を進める。
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