長寿命荷電粒子と原子核の反応をプローブにした標準模型を超える模型の解明

使用长寿命带电粒子和原子核之间的反应作为探针，阐明超出标准模型的模型

基本信息

批准号：
23740208
负责人：
山中真人
金额：
$ 2.75万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的は、加速器実験における長寿命荷電粒子の検証、並びに、長寿命荷電粒子を窓口としたその背後の物理の解明である。長寿命荷電粒子は、その長寿命をもたらす機構に応じ、加速器実験における生成後の振舞い、及び、他の場面における影響の質・度合が大きく異なる。本課題では、長寿命荷電粒子が原子核にもたらす特殊な核反応をプローブとして上述の目的にアプローチする。初年度における研究では、長寿命荷電粒子と原子核が束縛状態を形成した際に起こす反応を提唱し、その反応率を算出した。この研究成果は、本研究課題の目的の一つである「長寿命荷電粒子探索に有効な検出器の選出」を定量的に考察する際に不可欠となる。さらに、初年度の研究において、長寿命荷電粒子が初期宇宙元素合成に及ぼす影響を探り、軽元素の観測量に不整合が生じぬよう長寿命荷電粒子の性質に厳しく制限を与えた。超対称性模型におけるスタウという粒子は長寿命荷電粒子の有力候補である。超対称性模型において予言されるヒッグス粒子質量は、長寿命スタウの性質や暗黒物質の残存量計算に強くつながりを持つ。翌年度の研究では、この特徴を活かし、ヒッグス粒子質量の測定値や暗黒物質の残存量計算等から、長寿命スタウの性質、並びに、模型構造を高精度に切り出した。こうした結果は、本研究課題が目的とする「長寿命荷電粒子を切り口とした新物理の解明」に活かされる価値ある成果である。また、同年度、加速器実験における長寿命荷電粒子と原子核の束縛状態形成の効率化について研究を行なった。ミューオニック原子形成の物理を基に、長寿命荷電粒子の収集率増大、束縛状態形成に適した原子核の選出を内容としている。本研究は近々講演、及び、論文の形で発表予定である。

该研究项目的目的是在加速器实验中验证长寿命带电粒子，并以长寿命带电粒子为窗口阐明其背后的物理原理。长寿命带电粒子在加速器实验中产生后的行为以及它们在其他情况下影响的质量和程度差异很大，具体取决于提供其长寿命的机制。在这个项目中，我们通过使用长寿命带电粒子在原子核中引起的特殊核反应作为探针来实现上述目标。在第一年的研究中，我们提出了长寿命带电粒子和原子核形成束缚态时发生的反应，并计算了反应速率。这项研究的结果对于定量考虑“选择有效的探测器来寻找长寿命带电粒子”至关重要，这是该研究项目的目标之一。此外，在第一年的研究中，我们研究了长寿命带电粒子对早期宇宙核合成的影响，并对长寿命带电粒子的性质进行了严格限制，以避免造成轻元素观测数量的不一致。。超对称模型中的 stau 粒子是长寿命带电粒子的有希望的候选者。超对称模型中预测的希格斯玻色子质量与长寿命stau的性质以及暗物质剩余量的计算密切相关。在接下来一年的研究中，我们利用这一特点，根据希格斯粒子质量的测量和暗物质剩余量的计算，高精度地提取了长寿命状态的性质和模型结构。这些结果是有价值的结果，将用于该研究项目的目的，该项目是“利用长寿命带电粒子阐明新物理学”。同年，我们还进行了提高长寿命带电粒子与原子核在加速器实验中形成束缚态的效率的研究。基于μ子原子形成的物理学，本研究的重点是提高长寿命带电粒子的收集率并选择适合形成束缚态的原子核。这项研究计划很快以讲座和论文的形式呈现。