大型ハドロン衝突型加速器時代の超対称性と余剰次元理論

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23540289
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 村山 斉 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (20222341)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• キーワード: 国際研究者交流（欧米・ア ジア） / 国際情報交換（欧米・中南 米・アジア） / 加速器実験 / 余剰次元 / 超対称性

研究実績の概要

H24年度は野村、飛岡、白井と四人で、今まで超対称性が見つかっていないことを説明する縮退したスペクトルが出る簡単な模型「コンパクト超対称性」を発見した。新たな空間次元がオービフォルドという線分である場合、第零近似では超対称性粒子が全て同じ質量になる。特にゲージ粒子のパートナーと物質粒子のパートナーが縮退することが自然に理解できる。更に摂動の効果を入れると縮退は解けるが、それでもスペクトルはかなりコンパクトになっており、実験的な制限がゆるくなる。つまり割と軽めであってもLHCで見つかっていない可能性がでてきた。
H25年度はファイン・チューニングを最大限避けるヒッグスの模型を提案した。一重項を用いた超対称性の模型はNMSSMなどがよく知られているが、一重項が重くなるとともにファイン・チューニングが再燃する。我々は一重項でもディラック型のものを導入することで、重くしてもファイン・チューニングに効かないセミ・ソフトという新しい形の超対称性の破れのパラメータを発見した。
H26年度にはプリンストン高等研究所のポスドクAnson Hookと共同で、新たな模型を発見した。これはLHCでの制限と、宇宙論におけるグラビティーへの制限を和解させる理論である。超対称性の破れがU(1)ゲージ対称性のD-termと呼ばれる項を通じて超対称性粒子の質量を生む機構である。これによりスピン0の超対称性粒子は数十TeVと重くなり、ヒッグス粒子が予想よりも重かったことを自然に説明する。一方スピン1/2の超対称性粒子はTeV程度であり、今年からのLHC Run2で発見される可能性を残す。同時にグラビティーノは非常に軽く宇宙論の制限を満たすことが同時にできる。これを「ベクトル・メディエーション」と呼んだ。また、ヒッグス粒子の精密測定を理論と比較できるようにするための枠組みを有効理論を使って具体的に提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Low-energy Supersymmetry Breaking Without the Gravitino Problem (2015)
  • 著者名/発表者名: Anson Hook, Hitoshi Murayama
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: - ページ: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] How to use the Standard Model effective field theory (2015)
  • 著者名/発表者名: Brian Henning, Xiaochuan Lu, Hitoshi Murayama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: - ページ: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The SIMPlest Miracle (2015)
  • 著者名/発表者名: Yonit Hochberg , Eric Kuflik , Hitoshi Murayama , Tomer Volansky , Jay G. Wacker
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: - ページ: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Eigenvalue Distribution of Large N Random Matrix--- A Direct Diagrammatic Proof to Marchenko-Pastur Law --- (2015)
  • 著者名/発表者名: Xiaochuan Lu, Hitoshi Murayama
  • 雑誌名: Communications for Mathematics and Physics 巻: - ページ: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A keV String Axion from High Scale Supersymmetry (2015)
  • 著者名/発表者名: Brian Henning, John Kehayias, Hitoshi Murayama, David Pinner, Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Rev. 巻: D91 ページ: 11
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.91.045036
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Review of Particle Physics (2014)
  • 著者名/発表者名: Particle Data Group Collaboration
  • 雑誌名: Chin.Phys. 巻: C38 ページ: 1676
  • DOI: 10.1088/1674-1137/38/9/090001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A compact ultra-clean system for deploying radioactive sources inside the KamLAND detector (2014)
  • 著者名/発表者名: T.I. Banks, S.J. Freedman, J. Wallig, N. Ybarrolaza, A. Gando, Y. Gando , H. Ikeda, K. Inoue, Y. Kishimoto, M. Koga et al.
  • 雑誌名: Nucl.Instrum.Meth. 巻: A769 ページ: 8
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.09.068
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spontaneously broken non-Abelian gauge symmetries in nonrelativistic systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Haruki Watanabe, Hitoshi Murayama
  • 雑誌名: Phys.Rev. 巻: D90 ページ: 6
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.90.121703
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neutrino Mass Anarchy and the Universe (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiaochuan Lu, Hitoshi Murayama
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1408 ページ: 23
  • DOI: 10.1007/JHEP08(2014)101
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sneutrino Chaotic Inflation and Landscape (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Murayama, Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi, Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett. 巻: B738 ページ: 4
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.09.045
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Life after Higgs: new SUSY breaking and new dark matter (2015)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: Key Aspects in Exploring Road to Unification
  • 発表場所: Kavli IPMU, 千葉
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] 素粒子で解き明かす宇宙の歴史 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: Higgs as a Probe of New Physics 2015 (HPNP2015)
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2015-02-11 – 2015-02-15
  • 招待講演
• [学会発表] ILC (2015)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: Exploring the Physics Frontier with Circular Colliders
  • 発表場所: Aspen Center For Physics, Colorado, USA
  • 年月日: 2015-01-26 – 2015-02-01
  • 招待講演
• [学会発表] Power of Precision Higgs Measurements on Hierarchy Problem and Baryogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: HEFT2014 - Higgs Effective Field Theories
  • 発表場所: Instituto de Fisica Teorica, Madrid, Spein
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-30
  • 招待講演
• [学会発表] Higgs and Goldstone bosons with and without Lorentz invariance (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Particle and Nuclear Physics (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: the 2nd International Symposium on Science at J-PARC (J-PARC 2014)
  • 発表場所: EPOCHAL TSUKUBA、茨城県
  • 年月日: 2014-06-12 – 2014-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] The Quantum Universe (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: The Fermilab Annual Users Meeting
  • 発表場所: Fermilb, Illinois,USA
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] What’s wrong with Goldstone? (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: Low Energy Challenges for High Energy Physicists
  • 発表場所: Perimeter Institute, Ontario, Canada
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] What’s wrong with Goldstone? (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: 大阪大学物理学専攻セミナー
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] 磁石からヒッグス粒子まで (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: 南部コロキウム
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] Generalized Goldstone theorem (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: String Duality Seminar
  • 発表場所: Harvard University, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2014-05-08 – 2014-05-08
  • 招待講演
• [学会発表] The Quantum Universe (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 学会等名: The Rosseland Lecture 2014
  • 発表場所: the University of Oslo, Oslo, Norwa
  • 年月日: 2014-05-06 – 2014-05-06
  • 招待講演
• [図書] 宇宙を創る実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村山斉
  • 総ページ数: 253
  • 出版者: 集英社新書
• [備考] 村山斉
  • URL: http://www.ipmu.jp/ja/hitoshi-murayama
• [備考] Hitoshi Murayama
  • URL: http://physics.berkeley.edu/people/faculty/hitoshi-murayama