ミューオンで探る 素粒子標準模型を越える物理 久野 ( ひさの ) 純治 ( 宇宙線研 ) R C N P 研究会 ミューオン科学と加速器研究 日時 : 年 1 0 月 2 0 日 ( 月 ) 2 1 日 ( 火 ) 場所 : 大阪大学核物理研究センター 1

Similar documents
超対称模型におけるレプトンフレーバーの破れ

PowerPoint プレゼンテーション

余剰次元のモデルとLHC

軽いヒッグスの物理

τ-→K-π-π+ν τ崩壊における CP対称性の破れの探索

第2回 星の一生 星は生まれてから死ぬまでに元素を造りばらまく

Kaluza-Klein(KK) SO(11) KK 1 2 1

Microsoft Word - 素粒子物理学I.doc

素粒子物理学2 素粒子物理学序論B 2010年度講義第4回

Supersymmetry after Higgs discovery

TeV b,c,τ KEK/ ) ICEPP

Gauge Mediation at Early Stage LHC

q quark L left-handed lepton. λ Gell-Mann SU(3), a = 8 σ Pauli, i =, 2, 3 U() T a T i 2 Ỹ = 60 traceless tr Ỹ 2 = 2 notation. 2 off-diagonal matrices

Muon g-2 vs LHC (and ILC) in Supersymmetric Models

2 内容 大気ニュートリノ スーパーカミオカンデ ニュートリノ振動の発見 検証 今後のニュートリノ振動の課題

粒子と反粒子

Slide 1

Hasegawa_JPS_v6


輻射シーソー模型での ヒッグスインフレーションとその ILC での検証 松井俊憲 ( 富山大学 ) 共同研究者 : 兼村晋哉 鍋島偉宏 S.Kanemura, T.Matsui, T.Nabeshima, Phys. Le9. B 723, 126(2013) 2013 年 7 月 20 日 ILC

Μ粒子電子転換事象探索実験による世界最高感度での 荷電LFV探索 第3回機構シンポジューム 2009年5月11日 素粒子原子核研究所 三原 智

Microsoft PowerPoint - Ppt ppt[読み取り専用]

これまでの研究と将来構想

PowerPoint プレゼンテーション

cm λ λ = h/p p ( ) λ = cm E pc [ev] 2.2 quark lepton u d c s t b e 1 3e electric charge e color charge red blue green qq

素粒子物理学2 素粒子物理学序論B 2010年度講義第11回

kyoto1208-flavor-okada.pptx

未発見の素粒子

JPS_draft.pptx

1/15 平成 29 年 3 月 24 日午前 11 時 48 分第八章ニュートリノ質量行列 第八章 フレーバーニュートリノ ( e, m, t ) 換で結びつく (5.12) の ( e, m ) ニュートリノ質量行列 3 種混合 n n n と質量固有状態のニュートリノ ( n1, n 2, n

Microsoft PowerPoint - MWinOsaka ppt

Microsoft PowerPoint - hiei_MasterThesis

Μ粒子電子転換事象探索実験による世界最高感度での 荷電LFV探索 第3回機構シンポジューム 2009年5月11日 素粒子原子核研究所 三原 智

1 12 CP 12.1 SU(2) U(1) U(1) W ±,Z [ ] [ ] [ ] u c t d s b [ ] [ ] [ ] ν e ν µ ν τ e µ τ (12.1a) (12.1b) u d u d +W u s +W s u (udd) (Λ = uds)

Microsoft PowerPoint - ZZ_Oda_v5.pptx

ATLAS実験におけるトップクォーク対系 質量を関数とした生成微分断面積の測定! 山田美帆 海野義信A 神前純一A! 総研大 KEKA! 2012年 9月12日! 日本物理学会 2012年秋季大会! 京都産業大学!

Microsoft Word - 03fukue-utyushi.doc

有限密度での非一様なカイラル凝縮と クォーク質量による影響

素粒子物理学2 素粒子物理学序論B 2010年度講義第10回

Microsoft Word - 10CLHCasai-03.doc

4nensei pptx

T2K 実験 南野彰宏 ( 京都大学 ) 他 T2Kコラボレーション平成 25 年度宇宙線研究所共同利用成果発表会 2013 年 12 月 20 日 1


Electron Ion Collider と ILC-N 宮地義之 山形大学

宇宙線のまとめ 3 x 10 10 cm 3 惑星間空間の粒子密度は1 cm 3 数密度 星間空間のいたるところに存在し 地球に飛来する宇宙線はほぼ等方的である GeV 109 ev にピーク 太陽からくる高エネルギー粒子 が存在する 地上付近では宇宙線は大気と衝突するため 宇宙空間から直接来る一次

updata

スライド 1

Microsoft PowerPoint - SM_yamazaki.ppt

スライド タイトルなし

Microsoft Word - 素粒子物理学I.doc

main.dvi

スライド 1

Slide 1

Microsoft PowerPoint Aug30-Sept1基研研究会熱場の量子論.ppt

様式3-1(第5条関係)             〔別紙様式(四-一)〕

pptx

前回中間評価の主な指摘事項に対する対応(1)_2

1/20 平成 29 年 3 月 25 日午前 11 時 7 分第 1 章 :U(N) 群 SU(N) 群 ( 学部 4 年次向 ) 第 1 章 :U(N) 群 SU(N) 群 Ⅰ. 標準模型の素粒子 素粒子の分類図 3 世代 素粒子の標準理論に含まれる素粒子は 素粒子の分類図 から R, G, B


nakayama.key

スライド 1

B-p タギング法を

1/30 平成 29 年 3 月 24 日 ( 金 ) 午前 11 時 25 分第三章フェルミ量子場 : スピノール場 ( 次元あり ) 第三章フェルミ量子場 : スピノール場 フェルミ型 ボーズ量子場のエネルギーは 第二章ボーズ量子場 : スカラー場 の (2.18) より ˆ dp 1 1 =

Microsoft PowerPoint - H21生物計算化学2.ppt

高エネルギー加速器研究機構

研究最前線 HAL QCD Collaboration ダイオメガから始まる新粒子を予言する時代 Qantm Chromodynamics QCD 1970 QCD Keiko Mrano QCD QCD QCD 3 2

論文の内容の要旨

Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments Energy Loss by Radiation : Bremsstrahlung 制動放射によるエネルギー損失は σ r 2 e = (e 2 mc 2 ) 2 で表される為

Slide 1

資料2 ILCにおける超対称性粒子と暗黒物質の探索(1)

ひも理論で探る ブラックホールの謎

: (a) ( ) A (b) B ( ) A B 11.: (a) x,y (b) r,θ (c) A (x) V A B (x + dx) ( ) ( 11.(a)) dv dt = 0 (11.6) r= θ =

J-PARC October 14-15, 2005 KEK

ヒッグスの発見 2012年ヒッグス粒子 だと思われる 新粒子が LHC 実験によって 発見されました LHC 加速器の周の長さ 27km! 山手線は 35km 陽子と陽子を反対方向に加速してぶつけて新粒子を探す 陽子 陽子 衝突際のエネルギーはそれぞれの陽子を 1.5V の乾電池を約 2,500,0

Microsoft Word - note02.doc

PowerPoint プレゼンテーション

Lec3.pptx

Microsoft PowerPoint - okamura.ppt[読み取り専用]

格子数値計算を用いた S U ゲージ理論における共形相の研究 大木洋 名古屋大学素粒子宇宙起源研究機構 はじめに 数値計算において調べる事が目的である 素粒子現 素粒子物理の標準模型と呼ばれるものは 強い相 象論的観点からは 電弱対称性の破れの起源がゲー 互作用 電弱相互作用を含む理論であり その力

Slide 1

PowerPoint プレゼンテーション

pptx

Analysis of π0, η and ω mesons in pp collisions with a high pT photon trigger at ALICE

,,..,. 1

Transcription:

ミューオンで探る 素粒子標準模型を越える物理 久野 ( ひさの ) 純治 ( 宇宙線研 ) R C N P 研究会 ミューオン科学と加速器研究 日時 : 2 0 0 8 年 1 0 月 2 0 日 ( 月 ) 2 1 日 ( 火 ) 場所 : 大阪大学核物理研究センター 1

祝南部 小林 益川三先生ノーベル賞受賞 2

これから 10 年の素粒子物理 TeV スケールの物理の解明 電弱対称性の破れの起源 階層性問題 (weak scale の起源 ) 宇宙の暗黒物質 ( ニュートリノ質量?) 標準模型 (SM) を越える物理 (BSM) 新しい対称性 新しい粒子 新しいフレーバー構造 ( 候補 ) 超対称標準模型 余剰次元 Little Higgs 模型 etc. 3

これから 10 年の素粒子物理の道具 4

これから 10 年の素粒子物理の道具 本当は天体素粒子物理は重要な道具の一つだけど 今回は割愛 5

由緒正しき精密測定の道具 : ミューオン 1 SM パラメータの決定 : ミューオンの寿命測定 (Fermi 定数の決定 ) 2 SM のテスト : ミューオン (g 2) の測定 ミューオン崩壊における Michel パラメータの測定 ミューオンキャプチャー比の測定 3 対称性の破れの探索 : Charged Lepton flavor violation(clfv) 探索 conversion in nuclei muonium-antimuonium conversion ミューオン EDM 測定 6

ミューオンの寿命 (Fermi 定数 ) 測定 Fermi 定数 は電弱セクターの基本パラメータ 99 年にミューオンの寿命に対する QED2 ループの補正が完成 理論からのへの不定性は 0.3ppm 実験から不定性が 9ppm Kammel s talk @Nufact08. MuLan reached to 1ppm for muon lifetime. 7

由緒正しき精密測定の道具 : ミューオン 1 SM パラメータの決定 : ミューオンの寿命 (Fermi 定数の測定 ) 測定 2 SM のテスト : ミューオン (g 2) の測定 ミューオン崩壊における Michel パラメータの測定 ミューオンキャプチャー比の測定 3 対称性の破れの探索 : Charged Lepton flavor violation(clfv) 探索 conversion in nuclei muonium-antimuonium conversion ミューオン EDM 測定 8

ミューオン (g-2) への寄与 : ミューオン (g-2) の測定 QED Up to 5-loop leading Kinoshita et al Hadronic vacuum polarization (HVP) Light-by-light scattering (LBL) Electroweak at twe-loop level Beyond SM 実験値 (BNK-E821) SM の予言値 (based on HVP from e + e - data.) (Hagiwara et al, 06) (Devier al, 06) (Hertzog et al, 07 White paper for E969) 理論と実験で 3.4 または 3.3 sigma のずれ 予言値の差は HVP と LVL からくる 9

Hadronic vacuum polarization (HVP) HVP は e + e - data から分散関係より導かれる 最新の値 : (Hagiwara et al, 06) (Devier al, 06) コメント 1 versus e+e- に軍配 (Benayoun et al, 08) 2 R 比に大きなエラーの可能性? (Passera et al, 08) EW 精密測定からくるヒッグス質量の上限が下がる 10

Hadronic vacuum polarization (HVP) HVP は e + e - data から分散関係より導かれる R 比 最新の値 : (Hagiwara et al, 06) (Devier al, 06) コメント 1 versus e+e- に軍配 (Benayoun et al, 08) 2 R 比に大きなエラーの可能性? (Passera et al, 08) EW 精密測定からくるヒッグス質量の上限が下がる 11

Light-by-light scattering(lbl) LBL を観測量と直接関係つける方法はない また QCD から直接計算もまだできない モデル計算に依存 現在 3 つのモデル計算があり それらは O(N c ) のリーディングでは無矛盾だけど O(1/N c ) で差が現れる Bijnens and Prades (07) の提案は Erler and Sanchez (06) は EW の観測量におけるハドロンループの寄与がほとんどパートンの計算であうことに注目し LBL の寄与に上限を出した Lattice QCD によるアプローチ (Hayakawa et al) 12

Error budget とミューオン (g-2) の将来 (Hertzog et al,07) 将来実験でる までの改善があるとすると 5-σ discovery を目指せ (Hertzog et al,07) 13

BSM とミューオン (g-2) ミューオン (g-2) に寄与を与える次元 5 の演算子 ; 典型的な BSM の寄与の大きさは小さい ( 参考 : ) 超対称標準模型は 2 つ Higgs doublet があることにより 比較的おおきなずれを出すことができる 一般に Two-Higgs doublet model は大きなずれをだすことができるか? 答え :Not easy. 14

超対称標準模型とミューオン (g-2) ミューオン (g-2) は LHC で見つかるような軽い超対称粒子を予言する模型を favor している LHC ではやヒッグシーノの質量の符号はよくきまらないが ミューオン (g- 2) の値が改善すれば LHC の結果と組み合わせることでそれらを決めるよい量となる M sq <1TeV M sq <2TeV (Hagiwara et al, 06) (Hertzog et al, 15 07 White paper for E969)

ミューオン (g-2) clfv そして EDM これらは BSM に感度が高く また有効 dipole 演算子によって導かれる 1. ミューオン (g-2): 2. 3. ミューオン EDM: ミューオン (g-2) の 3.4sigma のずれが BSM の寄与であれば その新たな相互作用が clfv や CPV を導く可能性がある 16

clfv は TeV スケールの BSM に高い感度をもつ ( : PMNS 行列 ) μlfvs: (Λ : 有効 BSM スケール ) Λ は観測から ~10 (5-6) GeV 以上ということになる 現実的な模型では Λ は実際の新しい粒子が現れるスケールに比べ大きくなる フレーバー対称性の破れ ループによる抑制 μlfvはtevスケールの物理におけるフレーバー対称性の破れの構造を探る有力な方法である 17

超対称模型における clfv SUSY 粒子に対して超対称性を破る質量項が導入され それらは必ずしもフレーバー対称性をたもたない スレプトン質量行列 レプトン質量行列 スレプトンの超対称性を破る質量項の寄与 SUSY フレーバー問題 ( 観測 ) 提案 1) Universal scalar mass hypothesis: 2) Alignment hypothesis: 3) Decoupling hypothesis: clfv の研究により超対称性の破れの起源や超対称標準模型を越える相互作用を探ることができる 18

SUSY フレーバー問題のヒントはまずは LHC があたえてくれるだろう (hisano@nufact07) SUSY フレーバーの物理はそれではおわらない 19

GUTs や右巻きニュートリノの相互作用によりレプトンフレーバー対称性を破るスレプトンの質量項が生じる PRISM/PRIME clfv の発見は新たなパズルを生み それは TeV を越える物理を探る糸口となる Minimal SUSY SU(5) GUT (JH, Tobe, Moroi, & Yamaguchi) SUSY SO(10) GUT now MEG(I) SUSY Seesaw model PRISM/PRIME (JH& Nomura) now MEG(I) PRISM/PRIME (Calibbi et al)

Decoupling hypothesis における Higgs mediation SUSY 粒子の質量がO(1-10)TeV 以上の場合 SUSY 粒子の1ループの寄与は無視できる一方で Higgs mediationの寄与により観測可能になり得る (Babu & Kolda) は Barr-Zee 型の 2 ループグラフにより 他のプロセスは tree のグラフによりおこり お互いに相補的になっている MEG(I) Barr-Zee 教訓 :TeV スケールに 1 つでもレプトンに結合する新粒子があればそれは clfv の寄与を与えうる 21

Little Higgs model with T parity ヒッグス粒子は擬 NG boson であるため軽い T parity の導入 (EW 精密測定の制限を回避 暗黒物質を説明 ) T-odd ミラーレプトン ミラークォークの導入 新しいフレーバーの破れ (Blanke et al) とても SUSY に似ているが アクシデンタルな理由により が相対的に小さい 22

Randall&Sundrum 時空で実現した標準模型曲がった 5 次元時空に SM 粒子が存在 ヒッグス場の波動関数とのオーバーラップでクォーク レプトンの質量が決まる 湯川結合の階層構造 Kaluza-Klain 粒子がフレーバーを大きく破った相互作用を持つ (Agache et al) 23

Randall&Sundrum 時空で実現した標準模型曲がった 5 次元時空に SM 粒子が存在 ヒッグス場の波動関数とのオーバーラップでクォーク レプトンの質量が決まる 湯川結合の階層構造 Kaluza-Klain 粒子がフレーバーを大きく破った相互作用を持つ ニュートリノ質量の発見により レプトンフレーバー数は自然において保存していない BSM が clfv を予言しないとしたら それはとてもとても深い理由があるはず 24

1,cLFV プロセス間の相関をとることで LFV の起源をさぐる Little-Higgs 超対称粒子の寄与 Higgs mediationの寄与の時の相関 (Blanke et al) 核子中の μ e 転換の Z 依存性 (Kitano,Koike &Okada) Large difference for high Z 25

2,asymmetry により clfv の起源を探る このとき偏極ミューオンを使うことにより たとえば超対称模型では : 左巻きスレプトンが LFV の起源 (SUSY seesaw model) : 右巻きスレプトンが LFV の起源 (SUSY SU(5) GUT) 26

荷電レプトンの EDM ミューオン EDM 将来の見込み CP の破れがフレーバーによらない場合 EDM はフェルミオンの質量に比例 CP の破れがフレーバーの破れ起源である場合例 ) 超対称模型 ( 右巻きと左巻きのスレプトンの混合の位相差 ) から制限されるが 27

これから 10 年の素粒子物理の道具 28