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2014 年度 実績報告書

超対称素粒子模型における強い CP 問題の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J08272
研究機関東京大学

研究代表者

瀧本 真裕  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード宇宙論 / 素粒子論
研究実績の概要

強い CP 問題を解決する有力機構として Peccei-Quinn 機構(PQ 機構)がある。他方、階層性問題を解決する有力模型として超対称模型がある。これらを合わせた超対称 PQ 模型は、非常に有力な模型であると言える。この模型の初期宇宙論を考察し、模型の初期宇宙におけるダイナミクスの理解とパラメータに対する制限が得られた。
スカラー場の空間的に局在した凝縮であるQ-Ball と I-Ball の対応について研究した。非相対論的な状況では実スカラー場理論においても近似的な U(1) 対称性が現れることに着目した。結果、U(1) 対称性の言葉で両者を統一的に理解できることを示した。
最小超対称標準模型の問題であるミュー問題を解決する nMSSM 模型における暗黒物質シナリオを考察した、暗黒物質候補である singlino の質量への輻射補正を考慮することで、超対称性の破れの質量スケールが比較的高い場合に、適切な暗黒物質量が得られることを示した。ここでは、Higgs 粒子を介した共鳴対消滅による対消滅率の増加の寄与が重要になっている。さらに、Higgs 粒子の質量も同時に説明できることも示した。
電弱物質反物質非対称性生成シナリオの新たな可能性として、Higgs 場が高温期に一次相転移するシナリオを研究した。結果、現実的なセットアップにおいて高温相転移が可能であることを示した。このシナリオでは、模型の典型的質量スケールが電弱スケールよりも大きくなるため、CP 位相に対する制限が緩まり、より大きい物質反物質非対称性の生成が期待できる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

超対称 PQ 模型の初期宇宙論に対して、スカラー場のダイナミクスを含めた理解が得られた。また、有力な暗黒物質シナリオや物質反物質生成シナリオを提案することができた。これらを鑑み、当初予定していたものよりも多くの知見が得られたと思われる。

今後の研究の推進方策

初期宇宙におけるダイナミクスの理解を深め、より多くの状況に対応できるようにする。その結果、有力模型の宇宙論的な予言の精度を高めることや新たな有力シナリオの構築を行なっていく。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Correspondence of I- and Q- balls as Non-relativistic condensates2014

    • 著者名/発表者名
      K. Mukaida, M. Takimoto
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 1408 ページ: 055004

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/08/051

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Singlino Resonant Dark Matter and 125 GeV Higgs Boson in High-Scale Supersymmetry2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ishikawa, T. Kitahara, M. Takimoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 113 ページ: 131801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.113.131801

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Axion Models with High Scale Inflation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Moroi, K. Mukaida, K. Nakayama, M. Takimoto
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1411 ページ: 151

    • DOI

      10.1007/JHEP11(2014)151

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Towards a Scale Free Electroweak Baryogengesis2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ishikawa, T. Kitahara, M. Takimoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 91 ページ: 055004

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.91.055004

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Scale Free Electroweak Baryogengesis2014

    • 著者名/発表者名
      M. Takimoto
    • 学会等名
      KEK-PH2014
    • 発表場所
      茨城県 つくば
    • 年月日
      2014-10-21
  • [学会発表] Correspondence of I- and Q-balls as Non-relativistic Condensates2014

    • 著者名/発表者名
      M. Takimoto
    • 学会等名
      SEWM14
    • 発表場所
      スイス、ローザンヌ
    • 年月日
      2014-07-14

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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