| 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, 客員上級科学研究員 (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, 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 |
本年度の研究実績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いて予言されるウィーノ暗黒物質の検証に関して、そのターゲットとなる矮小楕円体銀河の暗黒物質分布推定の研究を進展させた。前年度に発展させたアルゴリズムを用いて、天体観測で得られた実データを解析し、様々な矮小楕円体銀河のJ因子を評価した。高橋は、超弦理論の４次元低エネルギー有効場の理論に含まれるモヂュライ場は宇宙論的な問題を引き起こす可能性があることが知られており、インフレーション中のモヂュライ場の確率的なダイナミクスを考慮にいれ，インフレーションスケールが十分低ければモヂュライ問題が十分に回避されうることを示した。白井は高スケール超対称性模型での暗黒物質候補について、ハドロンコライダーにおいてソフトトラックを用いた新しい検出方法を提案した。これにより探査法では感度が全く存在しないパラメータ領域も探査が可能になった。柳田は、初期条件としてスクォークとスレプトンの質量を0とする"pure gravity mediation"におけるタキオニック・スレプトンの問題を"Higgsino mediation"を加えることにより解決したが、今年度は、本模型を使いミューオンの異常磁気モーメントを説明できるという重要な結果を得た。野尻は、LHCで主要な解析方法の一つとなる深層学習によるジェットの分析について、深層学習が実際に用いているイベント指標を明らかにし、トップや、ヒッグスを用いた超対称性の探索において系統誤差が大幅に縮小できることを示した。伊部は、暗黒物質セクターと標準模型セクターが鏡像対称となる大統一模型を高スケール超対称模型の枠組みを考察し、両セクターの大統一ゲージ群が全く異なる破れ方をするものの暗黒物質とバリオン質量の間に関係がつき、バリオン暗黒物質偶然一致問題が解決できることを示した。
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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
本年度も昨年度同様、前年度までの研究を引き継ぎ、これを発展させることができた。現象論的な側面では、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、矮小楕円体銀河を用いた間接検出、現行の加速器実験LHCにおける検出に関する両側面で研究を進展させることが出来た。前者では矮小楕円体銀河における暗黒物質分布のシンプルな統計解析を用いた評価であり、後者では長寿命粒子検出に関する新しいアルゴリズムの提案、深層学習を用いた解析のアップグレード等である。また理論側面では、高スケール超対称模型の拡張や宇宙論への応用の観点で進展があった。一つは超対称性模型のフレームワークにおけるミュー粒子の異常磁気モーメント問題への解決について、二つ目は暗黒物質セクターを導入した際の超対称大統一理論の構築と現在の暗黒物質密度とバリオン数密度の関係についてであり、３つ目はモヂュライ場の確率的なダイナミックスを考慮したモヂュライ問題の解決に関しての進展である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進方策は以下のとおりである。松本と伊部は、２０１９年度の研究成果を発展させ、矮小楕円体銀河の暗黒物質分布にたいし非球状性、速度分布における非ガウス性を考慮したアルゴリズムの開発を行い、従来までの解析とどの程度違いが出るのかについて定量的に議論する予定である。高橋は、インフレーション中のモヂュライ場およびストリングアクシオンの確率論的ダイナミクスに基づき超対称性の破れとインフレーションスケールに対する制限を導くとともに，非常に大きなe-folding数を実現する超対称性インフレーション模型を構築する。白井は、昨年度に提案した新しい手法を実験グループが実際に適用し、実データでの探査を行うための枠組みを構築する。また、ソフトトラックと重荷電トラックを組み合わせた探査法を確立することで、ハドロンコライダーでの暗黒物質探査領域をより拡げていく。柳田は、strong CP問題の解決策としての二つのアイデア（一つは軽いaxionという南部ゴールとストーンbosonを導入する方法であり、もう一つは理論全体にCP不変性を課す方法）において、後者で量子効果がCPを破れる問題があるが、この問題は超対称性を課すことにより解決できると考えて、strong CP 問題を解決できる具体的な模型の提案を行う。野尻は、深層学習の方法を超対称模型で予言されるプロセス全体の解析に応用するとともにdark jetなどのエキゾチックなプロセスの解析等を行い、LHCの将来計画における探索感度の向上を目指す。また、暗黒物質探索に深層学習を応用する。高橋は、近年探索可能な重い Axion 模型の提案の提案が盛んになっている一方、重い Axion の模型の多くは新たな階層性問題を引き起こしていることを踏まえ、超対称性と整合する重い Axion 模型を考察し階層性問題を生じない模型が可能かを議論する。
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