超対称大統一模型の探求

超对称大统一模型探索

• 批准号: 11J06626
• 负责人: 川瀬 英俊
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J06626/
• 关键词: 素粒子物理学; 超対称性; 暗黒物質; LHC; Tevatron; DAMA; 大統一理論; ヒッグス場

本研究では、標準模型を超える薪たな物理の候補として超対称性と呼ばれる対称性に基づく模型に注目し、現象論的な立場から良い模型を探求してきた。具体的には、DAMA実験と呼ばれる暗黒物質直接検出実験にて暗黒物質の観測が報告されていることに注目し、この実験結果を説明するような模型の構築を目指した。特に、標準模型を超対称化した極小超対称標準模型(MSSM)と呼ばれる模型では、現象論的な要請を満たそうとした場合に自動的に暗黒物質の候補となる物質が導入されるという利点があるので、このMSSMを拡張した模型を考えることでDAMA実験を説明することを考えた。超対称性に基づく模型は現在稼働中の大型ハドロン衝突型加速器実験(LHC)にて検証されることが期待されており、MSSMの単純な拡張によってDAMA実験を説明する模型を構築することは有意義であると言える。研究の成果として、MSSMのヒッグス場のセクターを拡張することによってDAMA実験を説明する模型を提案した。具体的には、MSSMには2種類のヒッグス二重項が含まれているのだが、これを4種類のヒッグス二重項を含むものに拡張することで、暗黒物質の直接検出実験に対する新たな寄与を与える可能性について探求した。暗黒物質の対消滅の断面積や、暗黒物質と原子核の散乱断面積をこの模型で計算することで、観測されている暗黒物質の残存量を与えつつ、DAMAで観測された直接検出の実験結果を説明することが可能であることを示すことができた。この研究成果は単名の論文として査読付き雑誌に掲載され、物理学会にて発表も行った。

在这项研究中，我们专注于一种基于对称性的模型，称为超对称性，作为标准模型之外的物理学候选模型，并一直从现象学的角度寻找一个好的模型。具体来说，我们重点关注了一个事实，即在称为 DAMA 实验的暗物质直接探测实验中报告了对暗物质的观察，并旨在构建一个模型来解释该实验的结果。特别是，称为最小超对称标准模型（MSSM）的模型是标准模型的超对称版本，其优点是在尝试满足现象学要求时会自动引入暗物质的候选物质。考虑通过考虑作为该 MSSM 扩展的模型来解释 DAMA 实验。基于超对称的模型有望在目前运行的大型强子对撞机（LHC）上得到验证，通过简单地扩展MSSM来构建解释DAMA实验的模型是有意义的。作为我们研究的结果，我们提出了一个模型，通过扩展 MSSM 的希格斯场部分来解释 DAMA 实验。具体来说，MSSM包含两种类型的希格斯双峰，但通过将其扩展为包括四种类型的希格斯双峰，我们将能够为直接暗物质探测实验创造新的可能性，我们探索了做出贡献的可能性。利用该模型计算暗物质的湮灭截面以及暗物质和原子核的散射截面，可以计算出已观测到的暗物质的剩余量，同时也可以计算出直接探测观测到的实验结果DAMA。我们能够证明可以解释这个问题。这项研究的结果作为一篇论文发表在同行评审的期刊上，并在日本物理学会上发表。

项目成果

超対称4ヒッグス模型における軽い暗黒物質

超对称 4-希格斯模型中的轻暗物质

• 发表时间: 2012
• 作者: 大塚琢馬;ら;Ryo Nakanishi;Paola Ayala;河崎直也;中西亮;村上昌平;中西亮;石原潤一;竹内 良貴;竹内 良貴;竹内良貴;H. KODERA;竹内良貴;竹内良貴;川瀬英俊
• 通讯作者: 川瀬英俊