LHC実験において,R－Parityの破れたSUSYを如何にして検証するか

2012年,LHC実験においてヒッグス粒子(だと考えられる新粒子)が発見された。「標準模型」の妥当性は,ほぼ間違いないものとなった。しかし,標準模型は完璧ではない。存在することは分かっているけれども目には見えない謎の物質「暗黒物質」の正体を,標準模型は説明することができない。「超対称性理論(SUSY)」は,標準模型を超える理論の最有力候補である。この枠組みは,暗黒物質の正体を説明する上に,標準模型の持っている異常な性質「階層性問題」も解決する。本研究課題は,超対称性理論のLHC実験における検証において,理論にR-parityという対称性を仮定しない場合の検証法を調べる,というものである。ところが,ヒッグス粒子の発見に伴い,その質量が126GeVだとわかった。この事実から,超対称性理論がLHC実験では検証できないほど高いエネルギー領域にある,という可能性が強まった。当初の計画ではこの状況を想定していなかったため,研究計画の見直しが必要となった。そこで本年度は,超対称性理論がLHC実験の射程内にあるのはどのような場合であるか,という可能性を模索した。具体的なシナリオとして,2種類のシナリオを考えた。第1は,vector-like quarkと呼ばれる粒子が存在するシナリオ(2011年度に我々が提唱した)である。我々は,その場合にLHCにおいて期待される事象をシミュレーションした。その結果,この模型は大部分がすでに実験的に排除されている,および,残りの領域はLHC実験の再開後(2015年頃),速やかに検証される,ということがわかった。第2は,squarkが非常に重く,sleptonが比較的軽い,という場合である。先と同様のシミュレーションをした結果,望ましい領域の一部は棄却されているが,大部分は未だに未検証であることが分かった。既存の手法では検証できない領域の存在も明らかになったため,この部分の解析手法について今後研究を進める必要がある。

2012年,LHC実験においてヒッグス粒子(だと考えられる新粒子)が発見された。「標準模型」の妥当性は,ほぼ間違いないものとなった。しかし,標準模型は完璧ではない。存在することは分かっているけれども目には見えない謎の物質「暗黒物質」の正体を,標準模型は説明することができない。「超対称性理論(SUSY)」は,標準模型を超える理論の最有力候補である。この枠組みは,暗黒物質の正体を説明する上に,標準模型の持っている異常な性質「階層性問題」も解決する。本研究課題は,超対称性理論のLHC実験における検証において,理論にR-parityという対称性を仮定しない場合の検証法を調べる,というものである。ところが,ヒッグス粒子の発見に伴い,その質量が126GeVだとわかった。この事実から,超対称性理論がLHC実験では検証できないほど高いエネルギー領域にある,という可能性が強まった。当初の計画ではこの状況を想定していなかったため,研究計画の見直しが必要となった。そこで本年度は,超対称性理論がLHC実験の射程内にあるのはどのような場合であるか,という可能性を模索した。具体的なシナリオとして,2種類のシナリオを考えた。第1は,vector-like quarkと呼ばれる粒子が存在するシナリオ(2011年度に我々が提唱した)である。我々は,その場合にLHCにおいて期待される事象をシミュレーションした。その結果,この模型は大部分がすでに実験的に排除されている,および,残りの領域はLHC実験の再開後(2015年頃),速やかに検証される,ということがわかった。第2は,squarkが非常に重く,sleptonが比較的軽い,という場合である。先と同様のシミュレーションをした結果,望ましい領域の一部は棄却されているが,大部分は未だに未検証であることが分かった。既存の手法では検証できない領域の存在も明らかになったため,この部分の解析手法について今後研究を進める必要がある。