Dark matter searches at the LHC
韓国高等科学院 2006–2008
ハイデルベルク大学 2008–2010
ブリュッセル自由大学
2010–20152017.02.25

2016.12.04

Kentarou Mawatari

馬渡 健太郎高エネルギー
加速器研究機構
1996–2005
2005–2006

大阪大学大学院理学研究科
特任助教
グルノーブル素粒子宇宙物理研究所
2015–2017

Okayama-Rika — 2019.5.30

2017—

1 /20

大阪大学
「ワニ博士」

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

素粒子物理学 (particle physics) とは？
• 世界を構成する最小要素を突き止め、その性質を解明する学問• 紀元前500年ごろ、ギリシャで自然哲学として始まる- タレス：水- ヘラクレイトス：火- ピタゴラス：数- エンペドクレイス：火、水、土、空気- デモクリトス：アトム（原子）-…
• 古今東西、老若男女問わず人類として抱く疑問に答える学問。
Okayama-Rika — 2019.5.30

2 /20

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

自然の階層性 : 分子→原子→原子核→素粒子
波長(物体のスケール)

超紐物理？
高エネルギー物理
素粒子物理<latexit sha1_base64="twak6HCUzKC4+CmrJDd1PZPnqbo=">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</latexit>hc 定数=
E エネルギー

短い波長＝高いエネルギー

宇宙物理
天体物理

原子核物理
物性物理

化学
ミクロ

地学

マクロ

生物
[Sheldon Glashowによるウロボロス図]
Okayama-Rika — 2019.5.30

3 /20

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

素粒子を探る＝高ネルギー＝宇宙初期を探る

ビッグ
バン

素
粒
子

核
子

原
子
核

原
子

10−10秒138億年

Okayama-Rika — 2019.5.30

4 /20

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

素粒子とその間に働く力 (v.2019)
原子
陽子

中性子

第一世代

第二世代

アップ

チャーム

ダウン

ストレンジ

電子

ミュー

電子
ニュートリノミュー
ニュートリノ(電磁気力)

グルーオン (強い力)
W, Z粒子陽子

Okayama-Rika — 2019.5.30

トップ

クォーク

光子

ベ
｜
タ
崩
壊

第三世代

1973 小林-益川が予言
1995
電荷Tevatron実験で発見

(弱い力)

ボトム

素
粒
タウ
レプトン
子
標
準
→ 原子、分子理→ 陽子、中性子、原子核 論

タウ
ニュートリノ→ ベータ崩壊

ヒッグス粒子 (ヒッグス機構) → 質量
1964 ヒッグスが予言
2012 LHC実験で発見Kentarou Mawatari (Osaka U.)
5 /20

Standard Model (SM) of particle physics
素粒子標準模型（繰り込み可能）（ゲージ理論）朝永 Renormalizable SU(3)xSU(2)xU(1) gauge theory

based on quantum field theory + Higgs mechanism 南部（場の量子論）（ヒッグス機構）

LSM = Lgauge + Lmatter + LHiggs + LYukawa 湯川
1 a a,µ
1 i
1
i,µ
=
Gµ G
Wµ W
Bµ B µ4 gluons
4 W±,Z bosons,4photon+ Q̄i i/DQi + ūi i/
Dui + d¯i i/
Ddi + L̄i i/
DLi + ēi i/
Dei
quarks+ (Dµ H) (D H)
†

Higgs

µ

V (H)

leptons
小柴・梶田+ Yuij Q̄i H̃uj + Ydij Q̄i Hdj + Yeij L̄i Hej + h.c.

小林・益川
Dµ = µ + ig3 T a Gaµ + ig2 T i Wµi + ig1 Y Bµ

Okayama-Rika — 2019.5.30

6 /20

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

コライダー (粒子衝突型加速器) 実験
光速近くまで加速した粒子同士を衝突させ、新粒子、新現象を探索する高エネルギー実験
LHC (Large Hadron Collider)
大型陽子衝突加速器

ILC (International Linear Collider)
国際線形加速器• セルン(欧州素粒子研究所)にて稼動中 • 実現に向け協議が進行中• 周長約27km円形型陽子-陽子加速器 • 全長約20km線形型電子-陽電子加速器• 岩手県北上山地が建設候補地• 2012年ヒッグス粒子発見• 実現すれば2030年ごろ開始• 2037年まで継続予定
Okayama-Rika — 2019.5.30

7 /20

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

LHC (Large Hadron Collider)
大型陽子衝突加速器
円周27kmの陽子加速器

フランス側

ジュラ山脈

欧州素粒子原子核研究所
ジュネーブ空港

スイス側
Okayama-Rika — 2019.5.30

8 /20

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

LHC (Large Hadron Collider)
大型陽子衝突加速器

欧州素粒子原子核
研究所
フランス
ジュネーブ

スイス
[2006 CERN summer school]
CMS 粒子検出器

地下100m円周27kmの陽子加速器

Okayama-Rika — 2019.5.30

9 /20

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

ATLAS 粒子検出器

Okayama-Rika — 2019.5.30

10 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

ヒッグス粒子生成シグナル
ミュー粒子
電子
電子

ミュー粒子

毎日新聞2012年7月5日
Okayama-Rika — 2019.5.30

11 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

8 October 2013

"for the theoretical discovery of a mechanism that
contributes to our understanding of the origin of mass ofsubatomic particles, and which recently was confirmed
through the discovery of the predicted fundamental
particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's
Large Hadron Collider" [http://www.nobelprize.org]
Okayama-Rika — 2019.5.30

12 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)しかし、まだまだ謎だらけ。。。
標準理論はこれらの質問には答えてくれない。

• なぜクォーク、レプトンは３セットあるの？
宇宙の構成
質量の階層性の起源は？
•
通常の物質• ヒッグス粒子は１個なの？
5%• 宇宙の95%は未知！！！
27%
暗黒物質• 暗黒物質の正体
68%
暗黒エネルギー• 暗黒エネルギーの正体•…
標準理論を超える物理が必要！

Okayama-Rika — 2019.5.30

13 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

LHC (present; no supersymmetry yet…)
Preliminary
ATLAS√

ATLAS SUSY Searches* - 95% CL Lower Limits
December 2017
Model
Inclusive Searches

0q̃q̃, q̃→qχ̃10q̃q̃, q̃→qχ̃1 (compressed)
0g̃g̃, g̃→qq̄χ̃1±0g̃g̃, g̃→qqχ̃1 →qqW ± χ̃10χ̃g̃g̃, g̃→qq̄(ℓℓ) 10g̃g̃, g̃→qq(ℓℓ/νν)χ̃10χ̃
g̃g̃, g̃→qqWZ 1
GMSB (ℓ̃ NLSP)GGM (bino NLSP)GGM (higgsino-bino NLSP)

Long-lived
particles

EW
direct

3rd gen. squarks
direct production

3rd gen.
g̃ med.

Gravitino LSP00-1 e, µ0b̃1 b̃1 , b̃1 →bχ̃1±b̃1 b̃1 , b̃1 →tχ̃1±t˜1 t˜1 , t˜1 →bχ̃100t˜1 t˜1 , t˜1 →Wbχ̃1 or tχ̃10t˜1 t˜1 , t˜1 →cχ̃10ℓ̃L,R ℓ̃L,R , ℓ̃→ℓχ̃1
χ̃+1 χ̃−1 , χ̃+1 →ℓ̃ν(ℓν̃)χ̃±1 χ̃∓1 /χ̃02 , χ̃+1 →τ̃ν(τν̃), χ̃02 →τ̃τ(νν̃)χ̃±1 χ̃02 →ℓ̃L νℓ̃L ℓ(ν̃ν), ℓν̃ℓ̃L ℓ(ν̃ν)χ̃±1 χ̃02 →W χ̃01 Z χ̃01
χ̃±1 χ̃02 →W χ̃01 h χ̃01 , h→bb̄/WW/ττ/γγ
χ̃02 χ̃03 , χ̃02,3 →ℓ̃R ℓ0
GGM (wino NLSP) weak prod., χ̃1 →γG̃
0
GGM (bino NLSP) weak prod., χ̃1 →γG̃
+ −±Direct χ̃1 χ̃1 prod., long-lived χ̃1+ −±Direct χ̃1 χ̃1 prod., long-lived χ̃1Stable, stopped g̃ R-hadron
Stable g̃ R-hadron
Metastable g̃ R-hadron0
Metastable g̃ R-hadron, g̃→qqχ̃10χ̃GMSB, stable τ̃, 1 →τ̃(ẽ, µ̃)+τ(e, µ)00
GMSB, χ̃1 →γG̃ , long-lived χ̃10χ̃g̃g̃, 1 →eeν/eµν/µµνχ̃+1 χ̃−1 , χ̃+1 →W χ̃01 , χ̃01 →eeν, eµν, µµνχ̃+1 χ̃−1 , χ̃+1 →W χ̃01 , χ̃01 →ττνe , eτντ00g̃g̃, g̃→qqχ̃1 , χ̃1 → qqq
0 χ̃0
χ̃
¯
g̃g̃, g̃→tt 1 , 1 → qqqg̃g̃, g̃→t˜1 t, t˜1 →bst˜1 t˜1 , t˜1 →bst˜1 t˜1 , t˜1 →bℓ
0
Scalar charm, c̃→cχ̃1

3b
3b

Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes

2 e, µ2 e, µ00-2τ3 e, µ2-3 e, µ00-2 jets

e, µ, γ4 e, µ1 e, µ + γ
2γ

0-2 b
0
-

Disapp. trk

1 jet
dE/dx trk
1-5 jets0trk
dE/dx trk
displ. vtx
1-2 µ2γ
displ. ee/eµ/µµ

eµ,eτ,µτ

-

Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
-

2 e, µ (SS)
0-3 b
Yes
4 e, µYes
3 e, µ + τYes
4-5 large-R jets 0
1 e, µ 8-10 jets/0-4 b 1 e, µ 8-10 jets/0-4 b 2 jets + 2 b
02 e, µ
2b
0

2c

Yes

*Only a selection of the available mass limits on new states or
phenomena is shown. Many of the limits are based on
simplified models, c.f. refs. for the assumptions made.

Okayama-Rika — 2019.5.30!

L dt[fb−1 ]

0

g̃
g̃
g̃
g̃
g̃
F1/2 scale

865 GeVg̃

1.92 TeV
1.97 TeVg̃

950 GeV275-700 GeV
200-720 GeV
0.195-1.0 TeVb̃1

117-170 GeV
90-198 GeV

90-430 GeV
150-600 GeV
290-790 GeV
320-880 GeV

t̃ 1
t̃ 1
t̃ 2
t̃ 2

750 GeV
760 GeVχ̃±1
χ̃±1 , χ̃02

1.13 TeVχ̃±1 , χ̃02
χ̃±1 , χ̃02χ̃02,3580 GeV270 GeV635 GeV115-370 GeV
1.06 TeV

W̃

36.1
18.4
27.9
3.2
3.2
32.8
19.1
20.3
20.3

χ̃±1

3.2
20.3
13.3
20.3
36.1
36.1
36.1
36.7
36.1

ν̃τ

20.3

c̃

χ̃±1

g̃
g̃
χ̃01
χ̃01

χ̃±1

t̃ 1

0

±

0

1501.07110
1405.5086

1712.02118
1506.05332
1310.6584
1604.04520
1710.04901
1409.5542

1607.08079

0m(χ̃1 )>400GeV, λ12k !0 (k = 1, 2)±

480-610 GeV

1404.2500
ATLAS-CONF-2016-075
1405.5086
SUSY-2016-22
1704.08493
1704.08493
1710.07171

0.4-1.45 TeV
510 GeV1

14 /20ATLAS-CONF-2017-039

λ′311 =0.11, λ132/133/233 =0.07m(q̃)=m(g̃), cτLS P <1 mm010−1

1708.07875
ATLAS-CONF-2017-039

1504.05162

m(χ̃1 )>0.2×m(χ̃1 ), λ133 !0t̃ 1

ATLAS-CONF-2017-039

7 <cτ(χ̃1 )< 740 mm, m(g̃)=1.3 TeV

01.875 TeVm(χ̃1 )=1075 GeV
2.1 TeV m(χ̃01 )= 1 TeV, λ112 !0m(t˜1 )= 1 TeV, λ323 !0
1.65 TeV

100-470 GeVATLAS-CONF-2017-039

1411.6795

0

1.9 TeVg̃

1706.03986

ATLAS-CONF-2017-080m(χ̃1 )=100 GeV, τ>10 ns

1.0 TeVg̃1403.5222
1706.03986cτ<1 mm

0450 GeV

1711.03301

1507.05493

1<τ(χ̃1 )<3 ns, SPS8 modelg̃

1506.08616, 1709.04183, 1711.11520cτ<1 mm10<tanβ<501.45 TeV
1.14 TeV

1706.03731
1209.2102, ATLAS-CONF-2016-077

1606.05129

537 GeV440 GeVq̃, g̃
χ̃±1

ATLAS-CONF-2017-080

1708.09266

2.37 TeV τ(g̃)=0.17 ns, m(χ̃01 ) = 100 GeVχ̃011607.05979
ATLAS-CONF-2017-080

1711.01901

01.58 TeV
1.57 TeV

1708.02794

0m(χ̃1 )<420 GeV
0±0m(χ̃1 )<200 GeV, m(χ̃1 )= m(χ̃1 )+100 GeV±
00m(χ̃1 ) = 2m(χ̃1 ), m(χ̃1 )=55 GeV
0m(χ̃1 )=1 GeV
0m(t˜1 )-m(χ̃1 )=5 GeV0χ̃m( 1 )>150 GeV
0m(χ̃1 )=0 GeV
0χ̃m( 1 )=0 GeVm(χ̃1 )=100 GeV, 10 µs<τ(g̃)<1000 sg̃1706.03731

1711.01901

m(χ̃1 )-m(χ̃1 )∼160 MeV, τ(χ̃1 )<15 ns

850 GeV1611.05791

1502.01518±

g̃

1712.02332

0m(χ̃1 )<600 GeV
0χ̃m( 1 )<200 GeV±
0±m(χ̃1 )-m(χ̃1 )∼160 MeV, τ(χ̃1 )=0.2 ns

460 GeV495 GeV

1712.02332

m(G̃)>1.8 × 10−4 eV, m(g̃)=m(q̃)=1.5 TeV

0m(χ̃1 )=00±0χ̃m( 1 )=0, m(ℓ̃, ν̃)=0.5(m(χ̃1 )+m(χ̃1 ))0±
0m(χ̃1 )=0, m(τ̃, ν̃)=0.5(m(χ̃1 )+m(χ̃1 ))
±
0
0
±
0
χ̃
χ̃
χ̃
χ̃
m( 1 )=m( 2 ), m( 1 )=0, m(ℓ̃, ν̃)=0.5(m( 1 )+m(χ̃1 ))±0
0m(χ̃1 )=m(χ̃2 ), m(χ̃1 )=0, ℓ̃ decoupled±00m(χ̃1 )=m(χ̃2 ), m(χ̃1 )=0, ℓ̃ decoupled
0
0
0
0
0
m(χ̃2 )=m(χ̃3 ), m(χ̃1 )=0, m(ℓ̃, ν̃)=0.5(m(χ̃2 )+m(χ̃1 ))90-500 GeV

ℓ̃
χ̃±1

1712.02332
1711.03301

2.02 TeV m(χ̃01 )<200 GeV
2.01 TeV m(χ̃01 )<200 GeV, m(χ̃± )=0.5(m(χ̃01 )+m(g̃))
0
1.7 TeVm(χ̃1 )<300 GeV,
01.87 TeVm(χ̃1 )=0 GeV
0χ̃
1.8 TeVm( 1 ) <400 GeV
2.0 TeV
2.15 TeV cτ(NLSP)<0.1 mm
2.05 TeV m(χ̃01 )=1700 GeV, cτ(NLSP)<0.1 mm, µ>0

g̃

W̃

0

m(q̃)-m(χ̃1 )<5 GeV

g̃

t̃ 1

s = 7, 8, 13 TeV
References = 13 TeVm(χ̃1 )<200 GeV, m(1st gen. q̃)=m(2nd gen. q̃)710 GeV

g̃

b̃1
t̃ 1

√

s = 7, 8 TeV

1.57 TeV

q̃

36.1
36.1

36.1
36.1
36.1
36.1
36.1
20.3
20.3
20.3
36.1

√

Mass limit

q̃

36.1
36.1
36.1
36.1
14.7
36.1
36.1
3.2
36.1
36.1
20.3

0
36.1
2b
Yes
2 e, µ (SS)
36.1
1b
Yes
0-2 e, µ1-2 b
Yes 4.7/13.3
0-2 e, µ 0-2 jets/1-2 b Yes 20.3/36.1
mono-jet036.1
Yes
2 e, µ (Z )
20.3
1b
Yes
3 e, µ (Z )
36.1
1b
Yes
1-2 e, µ
36.1
4b
Yes

t˜1 t˜1 (natural GMSB)t˜2 t˜2 , t˜2 →t˜1 + Zt˜2 t˜2 , t˜2 →t˜1 + h

Bilinear RPV CMSSM

RPV

2-6 jets
1-3 jets
2-6 jets
0
2-6 jets0ee, µµ2 jets
3 e, µ4 jets7-11 jets0
1-2 τ + 0-1 ℓ 0-2 jets
2γγ
2 jetsmono-jet00mono-jet0g̃g̃, g̃→bb̄χ̃10χ̃g̃g̃, g̃→tt¯ 1

LFV pp→ν̃τ + X, ν̃τ →eµ/eτ/µτ

Othere, µ, τ, γ Jets EmissT

BR(t˜1 →be/µ)>20%

1710.05544

0m(χ̃1 )<200 GeV

1501.01325

Mass scale [TeV]

Kentarou Mawatari (Osaka U.)

LHC (present; non-SUSY exotics yet…)
ATLAS Exotics Searches* - 95% CL Upper Exclusion Limits"

Status: July 2017

ℓ, γ

Other

Excitedfermions

Heavy quarks

LQ

DM

CI

Gauge bosons

Extra dimensions

Model
ADD GKK + g /q
ADD non-resonant γγ
ADD QBH!
ADD BH high pT
ADD BH multijet
RS1 GKK → γγ
Bulk RS GKK → WW → qqℓν
2UED / RPP

miss !

Jets† ET1−4j−

0 e, µ2γ−≥ 1 e, µ−2γ1 e, µ1 e, µSSM Z ′ → ℓℓ

2j

≥2j
≥3j
−

Yes

−
−
−
−
−

1J
≥ 2 b, ≥ 3 j

Yes
Yes

−
−

−
−
−

2 e, µ2τ

SSM Z ′ → ττ
Leptophobic Z ′ → bb−
2b
1 e, µ ≥ 1 b, ≥ 1J/2j Yes
Leptophobic Z ′ → tt
1 e, µ−Yes
SSM W ′ → ℓν
0 e, µHVT V ′ → WV → qqqq model B−
2J
HVT V ′ → WH/ZH model B
multi-channel
LRSM WR′ → tb
1 e, µ2 b, 0-1 j
Yes
LRSM WR′ → tb
0 e, µ≥ 1 b, 1 J−
CI qqqq
CI ℓℓqq
CI uutt2j−
2 e, µ−2(SS)/≥3 e ,µ ≥1 b, ≥1 j

Axial-vector mediator (Dirac DM)
Vector mediator (Dirac DM)
VV χχ EFT (Dirac DM)

0 e, µ0 e, µ, 1 γ
0 e, µ2e
2µ1 e, µScalar LQ 1st gen
Scalar LQ 2nd gen
Scalar LQ 3rd gen
VLQ TT → Ht + X
VLQ TT → Zt + X
VLQ TT → Wb + X
VLQ BB → Hb + X
VLQ BB → Zb + X
VLQ BB → Wt + X
VLQ QQ → WqWq
Excited quark q ∗ → qg

36.1
36.1
3.2
3.2
36.1
36.7
36.1
20.3
20.3

Yes
Yes
Yes

mmed
mmed

≥2j
≥2j
≥1 b, ≥3 j

−
−

3.2
3.2
20.3

LQ mass

0 or 1 e, µ ≥ 2 b, ≥ 3 j Yes
1 e, µ≥ 1 b, ≥ 3 j Yes
1 e, µ ≥ 1 b, ≥ 1J/2j Yes
1 e, µ≥ 2 b, ≥ 3 j Yes
2/≥3 e, µ−≥2/≥1 b1 e, µ ≥ 1 b, ≥ 1J/2j Yes
1 e, µ
≥4j
Yes

13.2
36.1
36.1
20.3
20.3
36.1
20.3

T massT massT mass
B mass
B mass
B massQ mass

−

Yes

−
−

−
−

2j

−
−
−

2 e, µ
2,3,4 e, µ (SS)3 e, µ, τ
1 e, µ

1b

Yes

−
−

−
−

−
−

s = 8 TeV−−√
s = 13 TeV

37.0
36.7
13.3
20.3
20.3
20.3
20.3
36.1
20.3
20.3
20.3
7.0

s = 8, 13 TeV

Referencen=2
n = 3 HLZ NLO
n=6
n = 6, MD = 3 TeV, rot BH
n = 6, MD = 3 TeV, rot BH

ATLAS-CONF-2017-060
CERN-EP-2017-132
1703.09217
1606.02265
1512.02586

k/M Pl = 0.1
k/M Pl = 1.0
Tier (1,1), B(A(1,1) → tt) = 1

4.5 TeVZ massZ′ massZ′ massZ′ mass
W′ mass
V′ mass
V′ mass
W′ mass
W′ mass

36.1
36.1
3.2

−
−
−

4.1 TeV
1.75 TeV
1.6 TeV

′

1−4j
≤1j
1 J, ≤ 1 j

2j
1j
1 b, 1 j
1 b, 2-0 j

7.75 TeV
8.6 TeV
8.9 TeV
8.2 TeV
9.55 TeV

KK mass

Yes

Yes

Limit

MD
MS
Mth
Mth
Mth
GKK mass
GKK massΛΛΛ

1 or 2 e, µ3 e, µ3 e, µ, τ

√

36.1
36.7
37.0
3.2
3.6
36.7
36.1
13.2

37.0
36.1
20.3

1γ

LRSM Majorana ν
Higgs triplet H ±± → ℓℓ
Higgs triplet H ±± → ℓτMonotop (non-res prod)
Multi-charged particles
Magnetic monopoles

L dt[fb ]−−−Excited quark q ∗ → qγ
Excited quark b∗ → bg
Excited quark b∗ → Wt
Excited lepton ℓ∗
Excited lepton ν∗−1

L dt = (3.2 – 37.0) fb−1

Preliminary
ATLAS√

ATLAS-CONF-2017-050

1.5 TeV
2.0 TeV1603.08791

Γ/m = 3%

5.1 TeV
3.5 TeV
2.93 TeV
1.92 TeV
1.76 TeVATLAS-CONF-2016-014
1706.04786

gV = 3gV = 3

CERN-EP-2017-147
ATLAS-CONF-2017-055
1410.4103
1408.0886

21.8 TeV

η−LL

1703.09217

40.1 TeV

700 GeV
1.1 TeV
1.05 TeV
640 GeV

700 GeV
790 GeV
1.25 TeV
690 GeV∗q massq∗ massb∗ massb∗ massℓ∗ massν∗ mass

β=1
β=1
β=0

1605.06035
1605.06035
1508.04735∗

ATLAS-CONF-2016-104
1705.10751
CERN-EP-2017-094
1505.04306
1409.5500
CERN-EP-2017-094
1509.04261∗

only u and d , Λ = m(q )1703.09127

only u ∗ and d ∗ , Λ = m(q ∗ )CERN-EP-2017-148

2.3 TeVATLAS-CONF-2016-060

1.5 TeV
3.0 TeV
1.6 TeV

0

400 GeVmulti-charged particle mass

657 GeV
785 GeVmonopole mass1411.2921
1411.2921

1

101506.06020
ATLAS-CONF-2017-053

DY production, B(HL±± → ℓτ) = 1

1411.2921

anon−res = 0.2

1410.5404

DY production, |q| = 5e1504.04188

DY production, |g | = 1gD , spin 1/2

1.34 TeV

10−1

1510.02664

Λ = 3.0 TeV
Λ = 1.6 TeV

DY production

870 GeVspin-1 invisible particle mass

fg = fL = fR = 1

m(WR ) = 2.4 TeV, no mixing

2.0 TeVN mass
H±± mass
H±± mass

1704.03848
1608.02372∗

6.0 TeV
5.3 TeVATLAS-CONF-2017-060m(χ) < 150 GeV

B(T → Ht) = 1
B(T → Zt) = 1
B(T → Wb) = 1
B(B → Hb) = 1
B(B → Zb) = 1
B(B → Wt) = 1

1.2 TeV
1.16 TeV
1.35 TeVATLAS-CONF-2017-027
1504.04605

gq =0.25, gχ =1.0, m(χ) < 400 GeV
gq =0.25, gχ =1.0, m(χ) < 480 GeV

1.5 TeV
1.2 TeV

LQ massη−LL|CRR | = 1

4.9 TeV

LQ mass

ATLAS-CONF-2016-104
ATLAS-CONF-2017-027

2.4 TeVM∗

CERN-EP-2017-132
ATLAS-CONF-2017-051

1509.08059

Mass scale [TeV]*Only a selection of the available mass limits on new states or phenomena is shown.
†Small-radius (large-radius) jets are denoted by the letter j (J).

Okayama-Rika — 2019.5.30

15 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

LHC (present; looks SM...)[pb]

Standard Model Total Production Cross Section Measurements
10

11

500 µb 1

ATLAS Preliminary

80 µb 1

Run 1,2

10

Status: March 2018

p

Theorys = 7,8,13 TeV

LHC pp6

ps = 7 TeV
Data 4.5

LHC pp105

ps = 8 TeV
Data 20.2

104

LHC pp

4.9 fb 1

20.3 fb 1

p
s = 13 TeV
Data 3.2

36.1 fb 1

103
102
total

10

1

2.0 fb 1
VBFbut, still large uncertainties
in the Higgs sector

1

VH

t t̄H

10 1
pp

W

Z

tt̄

t

WW

H

t -chan

Okayama-Rika — 2019.5.30

Wt

WZ

ZZ

t tt̄W tt̄Z tZjs -chan

16 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

Dark matter searches(relic density)
Annihilation(indirect detection)

LEP
Tevatron
LUX
Belle/BabarSMDM
CDMSLite
LHC
PandaX
scattering
ILC*
Particle physics
CRESST(direct detection)
CEPC* colliders, direct detection XMASS
FCC*
…
SM
DM
…
production (LHC)
Fermi-LAT
WMAP
GRAINE
dark
Planck
AMS-02
matterLIGO
DAMPE
Cosmology
Astrophysics
LISA*
Super-K
CMB
cosmic rays
KAGRA*
IceCubegravitational lens/wave DECIGO*
Hyper-K*…
…
* future

Okayama-Rika — 2019.5.30

17 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

Cosmic rays from dark matter annihilation

Okayama-Rika — 2019.5.30

18 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

Dark matter production at the LHC[1712.02345]
LHC DMWG [1603.04156, 1703.05703]

missing-energy search
direct detection
relic density
indirect detection
Okayama-Rika — 2019.5.30

19 /20Kentarou Mawatari (Osaka U.)

素粒子物理黄金時代に向けて
FCC
100TeV?

ILC
500-1000?

2040

ILC250?

2037
2034
2030
2026
2021

高輝度LHC
新粒子の
直接探索と
精密測定

LHC Run-III

2019
Okayama-Rika — 2019.5.30

ヒッグス
精密測定

Super KEKB
フレーバー物理
20 /20

暗
黒
物
質
探
索
実
験

DECIGO?
LISA

重力波による
素粒子物理

今後20年
素粒子物理
黄金時代！?
Kentarou Mawatari (Osaka U.)