| 研究課題/領域番号 |
17H02878
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
柳田 勉 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (10125677)
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| 研究分担者 |
松本 重貴 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (00451625)
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)
野尻 美保子 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 (30222201)
伊部 昌宏 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (50599008)
高橋 史宜 東北大学, 理学研究科, 教授 (60503878)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 素粒子論 / 超対称模型 / 暗黒物質 / 高エネルギー加速器研究 / 高輝度加速器研究 |
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| 研究実績の概要 |
今年度は昨年度を引き継ぎ発展させる形で実績を得た。現象論側面の成果としては以下のとおりである。松本は伊部と共に高スケール超対称性模型における重要な予言の一つであるウィーノ暗黒物質の検証(間接検出)に必須な矮小楕円体銀河(dSPh)の暗黒物質分布推定に関し、暗いdSPhでも適応可能なアルゴリズムを提案した。更にこれまで得られてきた成果を実データに適用し、検証の現状を正確に評価する研究に着手した。白井は松本と共にレプトン加速器におけるウィーノ暗黒物質の間接検出の手法をハドロンコライダーに応用した新しい検出方法を提案した。この方法は一般に電弱ゲージ相互作用をするあらゆる粒子の検出にも適用できる。野尻は強い相互作用をする媒介粒子がある模型についてNLOレベルのシミュレーションを行い、精度の評価を行うとともにエネルギーが27TeVとなるLHCや HL-LHC等における発見、測定の可能性について検討を行い、媒介粒子のスピンを決定可能なことを示した。スカラートップのチャーム崩壊の可能性についても検討した。理論側面の成果は以下のとおりである。柳田はμ粒子の異常磁気モーメントを超対称理論で説明できるかを詳しく調べ、Higgs mediation模型で説明できることを示した。伊部は柳田とともにミュー中間子の異常磁気能率の実験値を説明可能である Split-Family 模型についての研究を行ない、LHC 実験結果からの制限やフレーバーを変える中性カレントの制限を調べ本模型がすでに強く制限されていることを示した。高橋は重い右巻きニュートリノ質量が隠れたセクターのゲージーノ凝縮によって生成されるシナリオを提案し、熱的レプトジェネシスのためにグラビティーノ質量が10TeV程度以上でなければならない事を示した。更にゲージーノ凝縮に伴うドメインウォールの崩壊によって生成される重力波の検出可能性を議論した。
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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
本年度は初年度である昨年度の研究を引き継ぎ、これを発展させることができた。現象論的な側面からは、高エネルギー超対称模型が予言するウィーノ暗黒物質の検出に向け、天体観測を用いた間接検出、将来の加速器実験における検出の両側面において研究を進展させることが出来た。また、ストップ粒子等が軽い場合における将来の加速器探査(HL-LHC/HE-LHC)における研究も進展されせることができた。一方理論側面からの研究では、μ粒子の異常機器能率に関する研究が進展した。高エネルギー超対称模型ではこの異常磁気能率については標準模型からの大きな違いを予言しないが、もし将来にこの違いが検出されたときには模型をどのように拡張するべきか等の動機に基づき研究が行われた。一方、超対称模型の宇宙論側面の研究としては、ニュートリノ質量を説明するシーソー機構に基づいた宇宙のバリオン数生成機構(レプトジェネシス)について研究の進展をみることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の具体的な推進方策は以下の通りである。松本は伊部と共に昨年度の研究成果更に発展させ、撮像と分光の実データを用いて、矮小楕円体銀河の暗黒物質分布を推定するとともに、アルゴリズムを更に改良することにより暗黒物質分布の非球状性を取り入れた解析を行う予定である。白井は、これまでの研究は新粒子からの効果を摂動的計算にて評価していたが、非摂動的効果も取り入れた計算もおこなう。またLHC実験のメンバーとも共同研究を行い、系統誤差などを取り入れ、どの程度の質量までウィーノが発見可能かを定量的に調べる。野尻はFCC 実験等の高エネルギーあるいは高ルミノシティ実験おける素粒子現象の精密測定によって、暗黒物質に関わる模型の兆候を探す研究を行う。特にトップを含むシグナルへの機械学習の応用について検討する。柳田は、今年の暮れまでにμ粒子の異常磁気能率に関する新しい実験結果が発表される予定であり、この結果がこれまでの結果をサポートすれば超対称模型を強く支持することを意味するので、これからのLHC実験でどのようにSUSYを検証できるかを調べる。伊部は高スケール超対称模型の枠内において残された問題である超対称の破れによる質量のスケールとヒッグス場の真空期待値の間の階層性を解消する可能性について考察を行う。特に近年提案された階層性を新たな場の力学的振る舞いによって解決するいわゆるリラクシオン模型の考察を行い高スケール超対称模型との整合性を研究する。高橋は南部ゴールドストンボソンがインフレーションを引き起こす模型を基に、その高スケール超対称性理論での実現，特にインフレーションのスケールと超対称性の破れの大きさの関係及びその実験的含意について明らかにする予定である。
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