187

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akamada@ibs.re.kr
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͢Δ (4 ষ)ɻඇରশμʔΫϚλʔ͸, μʔΫϚλʔͷ࣭ྔີ౓͕௨ৗͷ෺࣭ͷ࣭ྔີ౓ͱ΄ͱΜͲಉ͡Ͱ͋Δ͜ͱʹઆ໌Λ༩͑ͯ͘ΕΔɻ͞Βʹ, චऀΒͷఏҊͨ͠ඇରশμʔΫϚλʔͷ໛‫͘͠ৄ͍ͯͭʹܕ‬ٞ࿦͢Δɻਤ 1
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2

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2.1

μʔΫϚλʔ

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श͢Δɻ

2.2

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͍ͯΔɻඪ४໛‫Ͱܕ‬͸χϡʔτϦϊ͸ώοάεͱ૬‫࡞ޓ‬༻͍ͯ͠ͳ͍ͷͰ, ࣭ྔΛ΋ͨͳ͍ɻҰํ, χϡʔτϦϊৼಈΛ௨ͯ͡, χϡʔτϦϊʹඍখͷ࣭ྔ͕͋Δ͜ͱ͕࣮‫ݧ‬తʹΘ͔͍ͬͯΔɻ͜ͷඍখͷχϡʔτϦϊ࣭ྔ͸, ඪ४໛‫ܕ‬Λ௒͑ͨ෺ཧͷଘࡏΛ͍ࣔࠦͯ͠Δɻ͜͜·Ͱ͸ඇৗʹΑ͘Ͱ͖͍ͯΔͷ͕ͩ, ؊৺ͷώοάε‫ڽ‬ॖͷ‫͕ݯى‬ಾͰ͋ΔɻԿ͔ߴ͍ΤωϧΪʔͷ৽෺ཧ͕͜ͷ‫͍ͯͬͳʹݯى‬Δͱߟ͑ΒΕΔɻͦͷީิͱͯ͠͸, ૉཻࢠඪ४໛‫·ؚʹܕ‬Ε͍ͯͳ͍ॏྗͷྔࢠ࿦͕‫͛ڍ‬ΒΕΔ (ྫ͑͹௒‫ݭ‬ཧ࿦)ɻͦͷεέʔϧ͸,(σv)WIMP ≃ 3 × 10−26 cm3 /s ≃ 3 × 10−9 /GeV2 (1)ͷ࣌ʹӉ஦ͷΤωϧΪʔີ౓ͷ໿ 30%Λ઎ΊΔ (લ 2.1
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2.3

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͋Δɻ֊૚ੑ໰୊ͷ༗ྗͳղܾࡦʹ͸, τοϓΫΥʔΫ‫ۮ‬, ৽ཻࢠ͸‫͢ͱͩح‬Δͱ, ৽ཻࢠͷඪ४໛‫΁ࢠཻܕ‬ͷͱಉ͡ྔࢠ਺Λ࣋ͭτοϓύʔτφʔ͕͍Δ (ྫ͑͹, ௒่յ͕‫੍͞ې‬Ε, μʔΫϚλʔཻࢠͷީิʹͳΔɻ͜Εରশੑύʔτφʔͷετοϓ)ɻ֊૚ੑ໰୊ΛϐγϟϦͱ͕΢ΟϯϓͰ͋Δɻ

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͏͜ͱʹͳΔɻ͜Ε͸, ‫؍‬ଌऀʹΑͬͯ෺ཧ͕มΘΒͳ͍ͱ͍͏, ಛघ૬ରੑཧ࿦ͷཁ‫( ٻ‬ϩʔϨϯπෆมੑ) Λຬͨ͞ͳ͍ɻ

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͋Δɻ͜ͷΑ͏ʹ, ΢ΟϯϓΛ޿ٛʹଊ͑Δਓ΋ଟ͍ͨΊ, ຊߘͷΑ͏ͳ‫ڱ‬ٛͷ΢Οϯϓ͸ిऑ΢Οϯϓͱ‫ݺ‬͹ΕΔ͜ͱ΋ଟ͍ɻ

389ͱ‫͏ݴ‬ਓ΋͍Δ͕, ྲྀੴʹ‫ޙ‬ग़͠δϟϯέϯͰ͸ͳ͍͔

エネルギースケールͱࢥ͏ɻ) ΋ͪΖΜ֊૚ੑ໰୊͸ॏཁͳ໰୊ͩ͠, ‫׬‬ᘳ

プランクスケールの物理スケͰ͸ͳ͍ʹͯ͠΋֊૚ੑ໰୊Λ؇࿨͢Δ৽෺ཧͷτοϓύʔτφʔ͕, LHC Ͱ͸ΪϦΪϦ‫͔ͭݟ‬Βͳ͍ͱ͜Ζʹ͍Δͷ͔΋͠Εͳ͍ɻ ΢Οϯϓ͕μʔΫϚλʔཻࢠͷ༗ྗީิͰ͋Δ͜ͱʹ͸มΘΓͳ͍ɻͨͩ, ࠓ·Ͱͱಉ1018 GeV
ウィンプ (2.2)2)
エネルギー・フロンティア
ティア
ヒッグス

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Ұํ, “໺ʹԼͬͯ”, ࢦಋ‫ݪ‬ཧ͔Βτοϓμ΢ϯʹߟ͑ΔͷͰ͸ͳ͘, Ͳ͏͍͏୳͕ࠪՄೳ͔ʹԠͯ͡ϘτϜΞοϓͰߟ͍͑ͯ͜͏ͱ͍͏ͷ͕, μʔΫϚλʔ‫ݱ‬৅࿦

陽子
電子
フォトン
ニュートリノSU(3)×SU(2)×U(1)࿦త໛‫ܕ‬Λ࡞Γ, Ͳ͏͍͏μʔΫϚλʔཻࢠΛߟ͑Δ͔
͸, ֤ࣗͷ‫ڵ‬ຯɾઐ໳ʹԠ͍ͯ͡ΔɻͦΜͳத, μʔΫϚλʔཻࢠ͕ඪ४໛‫ܕ‬Ҏ֎ͷήʔδ૬‫༻࡞ޓ‬Λ͍ͯ͠ΔμʔΫηΫλʔΛߟ͑Δਓ͕ଟ͍ɻ࣍ 3 ষͰ, ͦͷ‫ܦ‬Ңͱಈ‫ػ‬Λઆ໌͢Δɻͦͷલʹ, ͜Ε·Ͱઆ໌͖ͯͨ͠֊
૚ੑ໰୊ʹ΋ͱͮ͘΢ΟϯϓɾμʔΫϚλʔͱ, ͜Ε͔Βઆ໌͢ΔμʔΫηΫλʔʹ΋ͱͮ͘μʔΫϚλʔͷߟ͑ํͷҧ͍Λ, ਤ 1 ʹ·ͱΊ͓ͯ͘ɻਤ 1 ʹ΋දΕ͍ͯΔΑ͏ʹ, μʔΫϚλʔ‫ݱ‬৅࿦ͷਓ͸֊૚ੑ໰୊Λ๨Εͨ༁Ͱ͸ͳ͍ (গͳ͘ͱ΋චऀ͸, ๨Ε͍ͯͳ͍)ɻώοάε‫ڽ‬ॖͷ‫ͳͱݯى‬Δະ஌ͷμΠφϛΫε͕͋Δͱ͢
Δɻ͢Δͱ, ͜ͷμΠφϛΫε͕μʔΫηΫλʔʹ΋ಇ͖, μʔΫηΫλʔ΋ώοάε‫ڽ‬ॖͷεέʔϧͰಛ௃෇͚ΒΕΔɻ͜ͷͨΊ, μʔΫηΫλʔΛߏ੒͢Δཻࢠͱ
ͯ͠, MeV-GeV ఔ౓ͷ࣭ྔΛ࣋ͭ΋ͷΛߟ͑Δ͜ͱ͕
ଟ͍ɻ

TeV

ミラー大統一理論 (4.4)
ダーク超対称粒子 (3.1)
ウィンプなしの奇跡

階層性問題
性問 (2.2)

ダークヒッグス (3.2)

ポータル相互作用 (3.2)

ダークフォトン (3.2)

インテンシティ・フロンティア
ンテンシティ・フロンテンィィ

標準模型セクター

重力相互作用 (3.2)

コズミック・フロンティア
コ
ズミック・フロンティ
・
ア

meV

ダークマター
ミラー物質 (4.1)
非対称ダークマター

ダークセクター

独自のゲージ相互作用

ダークエネルギーネͰ͋Δ (චऀͷઐ໳Ͱ΋͋Δ)ɻ͍ͬͨΜμʔΫϚλʔ෺ཧΛઆ໌͢Δͷʹॏཁͳͱ͜Ζ͚ͩऔΓग़ͯ͠, ‫ݱ‬৅?

トップパートナー (2.3)
2.3)

ਤ 1: ‫چ‬དྷͷ֊૚ੑ໰୊ʹ΋ͱͮ͘΢ΟϯϓɾμʔΫϚ
λʔͱ, μʔΫϚλʔཻࢠ͕μʔΫηΫλʔΛߏ੒ͯ͠
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ۜՏεέʔϧͰͷ໰୊Ͱ͋Δ (ৄ͘͠͸, จ‫[ ݙ‬2] Λࢀর)ɻҰྫͱͯ͠, ίΞɾΧεϓ໰୊͕‫͛ڍ‬ΒΕΔɻ΢ΟϯϓɾμʔΫϚλʔͷߏ଄ͷॏྗతͳ੒௕ΛγϛϡϨʔγϣϯͰ௥͏ͱ, ΢ΟϯϓɾμʔΫϚλʔͷϋϩʔ͸த৺ʹ޲͔ͬͯμʔΫϚλʔͷ࣭ྔີ౓͕ߴ͘ͳΔ, Χεϓঢ়ͷ෼෍Λ࣋ͭ͜ͱ͕஌ΒΕ͍ͯΔɻ͔͠͠, ‫؍‬ଌ͞Ε͍ͯΔۜՏͷճస‫ۂ‬ઢ͔Βࣔࠦ͞ΕΔμʔΫϚλʔͷ࣭ྔີ౓෼෍͸, ಺ଆͰີ౓͕ҰఆͳίΞঢ়ͷ΋ͷͰ͋ΔɻҰํ, μʔΫϚλʔཻࢠ͕֩ࢠಉ࢜ͷࢄཚͱಉఔ౓

33.1μʔΫϚλʔ‫ݱ‬৅࿦ͱμʔΫηΫͷࢄཚஅ໘ੵ

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‫ܕ‬Ҏ֎ͷήʔδ૬‫༻࡞ޓ‬Λ͍ͯ͠ΔՄೳੑ͸, ߟ͑ΒΕ͍ͯͨɻલ 2.3 ষͰड़΂ͨΑ͏ʹ, ౰࣌͸௒ରশੑͳͲ

(3)Ͱ஄ੑࢄཚΛ͍ͯ͠Δͱ, ίΞɾΧεϓ໰୊͕ղܾ͞ΕΔɻ΋͏Ұͭ͸, ߴΤωϧΪʔӉ஦ઢʹ͓͚Δཅిࢠա৒
Ͱ͋ΔɻATIC [3] ΍ PAMELA [4] ͱ͍࣮ͬͨ‫͕ݧ‬, ୯७ͳϕΩؔ਺తΤωϧΪʔ෼෍Ͱ͸આ໌Ͱ͖ͳ͍, ཅిࢠͷ֊૚ੑ໰୊ͷղܾͱ͍͏‫ڭ‬͕ٛ‫ۃ‬Ίͯ༗ྗͰ͋ͬͨͨ

ա৒Λใࠂͨ͠ (ৄ͘͠͸, จ‫[ ݙ‬5] Λࢀর)ɻ͜ͷա৒Ί, Ͳ͏ͯ͠΢ΟϯϓҎ֎ͷμʔΫϚλʔཻࢠΛߟ͕͑ͨμʔΫϚλʔཻࢠͷରফ໓‫͋Ͱݯى‬Δͱ͢Δͱ, ೤తͷ͔, ͱࢥ͏͔΋͠Εͳ͍ɻͦΕ͸ओʹೋͭͷఱจɾӉ஦‫؍‬ଌ͔Β͖͍ͯΔ (จ‫[ ݙ‬1] ΋ࢀর)ɻ

࢒ଘྔͷٞ࿦͔Β‫ظ‬଴͞ΕΔࣜ (2) ΑΓ΋, ਺ܻେ͖͍
ରফ໓அ໘ੵ͕ཁ‫͞ٻ‬ΕΔɻ͜ͷ਺ܻେ͖͍ରফ໓அ໘
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3.2

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4.1

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લ 3.2 ষͷ୯७ͳ໛‫ܕ‬͸, μʔΫϚλʔ‫ݱ‬৅࿦ͱͯ͠

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4.2

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93

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4.3

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• ϙʔλϧ: ӈ‫͖ר‬χϡʔτϦϊ͓ΑͼμʔΫϑΥτϯɻμʔΫ‫ݩ‬ૉ߹੒͕‫͖ͯى‬, μʔΫॏ‫ݩ‬ૉ͕μʔΫϚλʔΛͳ͢Մೳੑ΋͋ΔɻҎԼͰ͸, ؆୯ͷͨΊʹ, μʔΫϑΥτϯ͕μʔΫॏਫૉͷଋറΤωϧΪʔΑΓ΋ॏ͍࣌Λߟ͑ΔɻμʔΫཅࢠͱμʔΫதੑࢠͷͲͪΒ͕ࢧ഑త
Ͱ͋Δ͔͸, μʔΫ֩ࢠͷ࣭ྔࠩͰܾ·Δ͕, ͜͜Ͱ͸

50%:50%ͱͯ͠ѻ͏ɻ(μʔΫ֩ࢠͷ࣭ྔ͕ࠩμʔΫύΠΦϯͷ࣭ྔʹൺ΂ͯখ͍࣌͞ʹ͸, ֓Ͷਖ਼͍͠ɻ) ·ͣ温度͸, μʔΫཅࢠ͔Βߟ͑ΔɻμʔΫཅࢠ͸, μʔΫϑΥτ

右巻きニュートリノ
レプトジェネシス

非対称性を伝える

バリオン数とレプトン数の差の非対称性ϯΛഔհͯ͠, ඪ४໛‫ܕ‬ՙిཻࢠͱ૬‫͢༻࡞ޓ‬Δɻ͜Ε
ダークバリオン数の非対称性

ポータル相互作用
高温でのみ有効の効

バリオン数とレプトン数

Nbaryon〜Ndark (b)の差の保存
スファレロン効果は高温でのみ有効
ファレロン効果は高温でのみ有ダークバリオン数の保存 (a)

運動学的混合電弱対称性の破れ

ダーク電磁気力の破れ

バリオン数とレプトン数
各々の保存

クォーク・ハドロン転移
ク
陽子
電子
マヨラナ質量ヨ ナ
フォトン
ニュートリノ
小さなさな→
標準模型セクター

ダーククォーク・
ハドロン転移ダークフォトンとダークク
パイオンの崩壊ダークマターの直接検出実験

ダーク核子・ダークマターΩbaryon〜Ωdark: 偶然の一致?
タ
ダークマターの稀崩壊時間

mbaryon〜mdark? (c)ダークパイオン
ダークフォトンΫϑΥτϯ͔Βͷ੍‫ݶ‬ͷ্ʹॏͶͯࣔͨ͠ɻXENON1T࣮‫[ ݧ‬37] ͷํ͕΍΍‫ݶ੍͍ڧ‬Λ༩͑Δͱ‫ظ‬଴͞ΕΔ͕,චऀͷ஌Δ‫ݶ‬Γ, ཻ͍ܰࢠ͕ഔհ͢ΔμʔΫϚλʔཻࢠͱ֩ࢠͷ૬‫༻࡞ޓ‬͸ղੳ͞Ε͍ͯͳ͍ɻ(μʔΫϚλʔ͕μʔΫதੑࢠͷΈ͔ΒͳΔ৔߹͸, ͜ͷ੍‫ݶ‬͸ͳ͘ͳΔ͜ͱʹ஫ҙͯ͠΄͍͠ɻ)࣍ʹμʔΫதੑࢠΛߟ͑ΔɻμʔΫՙిΛ࣋ͨͳ͍ӈ

ダークセクターਤ 3: චऀΒ͕ఏҊͨ͠‫ڞ‬ੜ੒γφϦΦʹ͓͍ͯ, ඪ४໛‫ܕ‬ηΫλʔͱμʔΫηΫλʔ͕ͲͷΑ͏ʹਐԽ͖ͯ͠
͔ͨͷུਤɻ

͸, ௚઀‫ݕ‬ग़࣮‫ݕͰݧ‬ग़ՄೳͰ͋Δɻਤ 4 ʹ PandaX-II࣮‫[ ݧ‬36] ͔Βͷ੍‫ݶ‬Λ, 3.2 ষ͓Αͼਤ 4 Ͱٞ࿦ͨ͠μʔ

7 චऀͷ‫͍ڧ‬૬‫༻࡞ޓ‬ͷૉཆͰ͸, จ‫[ ݙ‬35] ͷ݁Ռ͕Ͳͷఔ౓ଥ౰ͳͷ͔, ൑அ͕͔ͭͳ͍ɻ΋͠, ಡऀͷํͰ, ࣗ͝਎͕‫͍ڧ‬૬‫ʹ༻࡞ޓ‬ৄ͍͠, ΋͘͠͸, ਎ͷճΓʹৄ͍͠ํ͕͓ΒΕΕ͹, ੋඇ͝Ұใ͍͖͍ͨͩͨɻۙ೥μʔΫηΫλʔͷจ຺Ͱ, μʔΫ‫͍ڧ‬૬‫͑ߟ͕༻࡞ޓ‬ΒΕΔ͜ͱ͕૿͖͑ͯͨɻ ͔͠͠, ‫͍ڧ‬૬‫༻࡞ޓ‬ಛ༗ͷ೉͠͞ͷͨΊʹ, ‫ݱ‬৅࿦త༧‫͕ݴ‬ਐΜͰ͍ͳ͍ɻ‫͍ڧ‬૬‫༻࡞ޓ‬ͷઐ໳ՈͱλοάΛ૊Έ͍ͨ, ͱචऀ͸ৗʑࢥ͍ͬͯΔɻ995߹ͱಉ༷ʹ, ࠷ऴతʹੜ੒͞ΕΔిࢠɾཅిࢠ͓ΑͼϑΥ

短寿命粒子探査からの制限のまとめColliderτϯ͸, ؒ઀‫ݕ‬ग़࣮‫ݕ͍͓ͯʹݧ‬ग़ՄೳͰ͋Δ [42]ɻ͜

ダーク元素合将来実験で期待
Future Prospects
される検出範囲

長寿
Be命a粒
m子d探
らの
um
査p
か
制限
のま
とめ

超新星爆発
からの制限
SN

eV
8.55 G
eV
16 G

制限

らの

験か

実
検出

直接

(࠶ͼ, μʔΫϚλʔ͕μʔΫཅࢠͷΈ͔ΒͳΔ৔߹͸,eV
8.55 G Ve
16 G

ダークフォトンの崩壊に対する元素合成からの制限

ダークフォトンがダーク
パイオンよりも重い

ダークフォトンの質量 [MeV]ਤ 4: μʔΫϑΥτϯʹର͢ΔՃ଎‫ݧ࣮ث‬, ௒৽੕രൃ
͓Αͼ‫ݩ‬ૉ߹੒͔Βͷ੍‫( ݶ‬ઢӨ) ͷਤ (จ‫[ ݙ‬32] ͔Βసࡌ)ɻࠨํͷਨ௚ઢΑΓ΋ࠨͰ͸, μʔΫ‫ݩ‬ૉ߹੒͕‫ى‬͖, μʔΫϚλʔ͕μʔΫ֩ࢠͰ͸ͳ͘, μʔΫ‫֩ࢠݪ‬͜ΕΒͷ੍‫ݶ‬͸ͳ͘ͳΔ͜ͱʹ஫ҙͯ͠΄͍͠ɻ)

右巻きニュートリノの質量 [GeV]

16 GeV

8 5 GeV8.
8.5

標準模型フォトンとダーク

フォトンの混合パラメター [ε]成が起きるΕΒͷؒ઀‫ݕ‬ग़࣮‫͔ݧ‬Βͷ੍‫ݶ‬Λਤ 5 ʹ·ͱΊ͓ͯ͘ɻ͔ΒͳΓ, ‫ݱ‬৅࿦͕શ͘มΘΔͱߟ͑ΒΕΔɻӈํͷਨΓ΋ॏ͘, Ճ଎‫͓ݧ࣮ث‬ΑͼӉ஦࿦͔Βͷ੍‫͕ݶ‬มΘΔɻ
࣮‫͞ݶ੍Ͱݧ‬Ε͍ͯΔɻ௚઀‫ݕ‬ग़࣮‫ͯؔ͠ʹݧ‬͸, μʔΫཅࢠͱμʔΫதੑࢠ͕ 50%:50%ͰμʔΫϚλʔΛߏ੒͍ͯ͠ΔͱԾఆ͍ͯ͠Δɻ֤ઢʹରͯ͠, දࣔ͞Ε࣭ͨྔΛ࣋ͭμʔΫ֩ࢠ͕ࣗ‫ݾ‬૬‫͢༻࡞ޓ‬ΔμʔΫϚλʔʹͳΔΑ͏ʹ, μʔΫύΠΦϯͷ࣭ྔΛબΜͰ͋Δɻ

る電
によ 限
滅
対消
の制
性子 ンから中・反ォト
性子 よびフ
中
ク
お
る
ダー
電子
よ
陽
に
・
壊
子
崩
び
限
子
よ
制
性
お
の
中
子
ら
ク
電
か
ダー ・陽 リノ
子
ト
電
ー
ニュ

ダーク核子の質量 [GeV]௚ઢΑΓ΋ӈͰ͸, μʔΫϑΥτϯ͕μʔΫύΠΦϯΑ
தԝͷ΍΍ࠨ‫্͕ݞ‬ΓͷઢΑΓ΋্͸, ‫ط‬ଘͷ௚઀‫ݕ‬ग़

中
・反 作
子
性
互
ク中 引力相
ダー
の
間
性子
影響
用の

ਤ 5: μʔΫதੑࢠͷؒ઀‫ݕ‬ग़࣮‫͔ݧ‬Βͷ੍‫( ݶ‬จ‫[ ݙ‬32]͔Βసࡌ)ɻࠨ‫͖ר‬χϡʔτϦϊͷ࣭ྔͱ, ‫؍‬ଌ͞Ε͍ͯΔόϦΦϯඇରশੑΛઆ໌͢ΔͨΊʹ͸, ӈ‫͖ר‬χϡʔτϦϊͷ࣭ྔ͸ MN > 109 GeV Ͱͳ͍ͱ͍͚ͳ͍ɻμʔΫதੑࢠɾ൓தੑࢠͷରফ໓ʹରͯ͠͸, Ҿྗ૬‫༻࡞ޓ‬ʹΑͬͯରফ໓அ໘ੵ͕‫ز‬Կֶతͳ΋ͷ͔Β S ͚ͩ૿෯͞ΕΔՄೳੑΛߟྀ͍ͯ͠Δɻӈ‫͖ר‬χϡʔτϦϊͷ‫͖ר‬χϡʔτϦϊͱ૬‫͢༻࡞ޓ‬Δͷ͸, μʔΫதੑࢠͰ͋Δɻͭ·Γ, μʔΫதੑࢠ͸ӈ‫͖ר‬χϡʔτϦϊ͕΋ͨΒ͢ඇ‫܁‬ΓࠐΈ߲Ͱ่յ͢Δ (௕ण໋Ͱ͸͋Δ)ɻࠓͷ໛‫Ͱܕ‬͸, ่յઌ͸൓χϡʔτϦϊͱμʔΫதੑύΠΦϯͰ͋Δɻ લऀ͸εʔύʔΧϛΦΧϯσ࣮‫ݕͰݧ‬ग़Մ่յ͕όϦΦϯ਺ͷඇରশੑΛੜ੒ͨ͠ͱಉ࣌ʹ, ϙʔλϧ૬‫͕༻࡞ޓ‬ॏཁͰͳ͘ͳΔΑ͏ʹ, ϙʔλϧ૬‫࡞ޓ‬༻ͷେ͖͞ΛબΜͰ͋ΔɻμʔΫཅࢠͱμʔΫதੑࢠ
͕ 50%:50%ͰμʔΫϚλʔΛߏ੒͍ͯ͠ΔͱԾఆͯ͠
͍Δɻ

ೳͰ͋Δ (ৄ͘͠͸, จ‫[ ݙ‬38] Λࢀর)ɻμʔΫதੑࢠͷ่յͰ࡞ΒΕͨμʔΫதੑύΠΦϯ͸, μʔΫϑΥτϯʹ่յ͠, μʔΫϑΥτϯ͸, ిࢠɾཅిࢠʹ่յ͠, ͜ͷࡍ, ऴঢ়ଶ੍ಈ์ࣹͰϑΥτϯΛੜ੒͢Δ͜ͱ΋͋Δɻ

4.4

ϛϥʔηΫλʔ࠶ͼ͜ͷΑ͏ʹμʔΫதੑࢠͷ่յͰੜ੒͞Εͨిࢠɾཅి

લ 4.3 ষͰ͸, 4.2 ষͷ c ͷ৚݅ΛμʔΫϚλʔཻࢠͷࢠ͸ Voyager-1 [39] ΍ AMS-02 ࣮‫[ ݧ‬40] Ͱ, ϑΥτϯ͸

࣭ྔΛࣔࠦ͢Δ΋ͷͱ͕ͨ͠, ‫ۮ‬વͷҰக໰୊Λຊ౰ʹFermi-LAT [41] Ͱ‫ݕ‬ग़ՄೳͰ͋ΔɻμʔΫதੑࢠͷର

ղܾ͢ΔͨΊʹ͸, ͜ͷ࣭ྔ΋ཧ࿦ͷ༧‫͚͍ͱ͍ͳͰݴ‬ফ໓ʹର͢Δؒ઀‫ݕ‬ग़࣮‫ݧ‬ͷ੍‫ݶ‬͸Ͳ͏ͩΖ͏͔ɻμʔͳ͍ɻ͜͜Ͱ, όϦΦϯͷ࣭ྔͷ΄ͱΜͲ͕‫͍ڧ‬૬‫࡞ޓ‬ΫόϦΦϯ਺ͷඇରশੑͷͨΊʹ, ࠓͷӉ஦ʹ͸μʔΫ༻ͷด͡ࠐΊͷεέʔϧ͔Βདྷ͍ͯΔ͜ͱΛࢥ͍ग़ͯ͠

தੑࢠ͸࢒͓ͬͯΒͣ, μʔΫ൓தੑࢠ͔͠࢒͍ͬͯͳ΄͍͠ɻͭ·Γ, ࠓͷ໛‫Ͱܕ‬͸, ‫͍ڧ‬૬‫ͱ༻࡞ޓ‬μʔΫ͍ɻΑͬͯ, ͦͷ··Ͱ͸ରফ໓Λ‫͜( ͍ͳ͜͞ى‬Ε͸,‫͍ڧ‬૬‫༻࡞ޓ‬ͷด͡ࠐΊͷεέʔϧ͕ಉఔ౓Ͱ͋Δཧ༝ҰൠͷඇରশμʔΫϚλʔʹ͋ͯ͸·Δ)ɻ͔͠͠, ӈ‫ר‬͚͕ͮඞཁʹͳΔɻ͜͜Ͱ, ϛϥʔηΫλʔͱ͍͏ߟ͑

͖χϡʔτϦϊ͸μʔΫதੑࢠɾ൓தੑࢠৼಈΛ΋ͨΒํ͕ผͷ‫ݱͼ࠶Ͱܗ‬Εͯ͘Δɻ

͢ɻ͜ΕʹΑΓ, μʔΫதੑࢠͱμʔΫ൓தੑࢠ͕μʔ

4.2 ষͰ͸ड़΂ͳ͔͕ͬͨ, ӈ‫͖ר‬χϡʔτϦϊͱμʔΫதੑύΠΦϯʹରফ໓͢ΔɻμʔΫதੑࢠͷ่յͷ৔Ϋதੑࢠͷ૬‫༻࡞ޓ‬͸, ඇ‫܁‬ΓࠐΈ૬‫͋Ͱ༻࡞ޓ‬Γ, ͦ1096ΕΛഔհ͢Δॏཻ͍ࢠ͕ඞཁͰ͋Δɻ͜ͷͨΊʹ, μʔ



ゲージ相互作用の微細構造定数の逆数ΫɾεΧϥʔɾμ΢ϯΫΥʔΫΛզʑ͸ಋೖ͍ͯͨ͠ɻ࣮͸, ͜ͷμʔΫɾεΧϥʔɾμ΢ϯΫΥʔΫ΍μʔΫώοάεΛ‫ؚ‬Ί, ‫ݱ‬৅࿦తʹඞཁͳμʔΫηΫλʔͷཻࢠ͸શͯ SU(4) େ౷Ұཧ࿦ʹೖΔɻ8 (μʔΫిࢠ͚͕ͩ༨෼Ͱ, ͦͷ࣭ྔ͸μʔΫཅࢠ่յΛ‫੍͢ې‬ΔͨΊʹ, ॏ͓ͯ͘͘͠ [43]ɻ)͞Βʹ, େ౷Ұཧ࿦Λߟ͑ΔϝϦοτ΋͋Δɻඪ४໛‫ܕ‬͕ SU(5) େ౷Ұཧ࿦, μʔΫηΫλʔ͕ SU(4) େ౷Ұཧ࿦ʹຒΊࠐ·ΕΔͱ, େ౷Ұཧ࿦ͷεέʔϧͰ͸, ӡಈֶతࠞ߹͕ଘࡏ͠ͳ͍ (ήʔδ৔͕ήʔδՙΛ࣋ͭͨΊͰ͋Δ)ɻӡಈֶతࠞ߹͸, ͞Βʹॏཻ͍ࢠʹΑͬͯഔհ͞
ΕΔඇ‫܁‬ΓࠐΈ߲͔Β, ֤ʑͷେ౷Ұཧ࿦ͷഁΕΛ௨ͯ͡‫ݱ‬ΕΔɻ͞Βʹॏཻ͍ࢠ͕ϓϥϯΫεέʔϧ Mpl ͷ࣭
−2ྔΛ࣋ͭͱ͢Δͱ, ͦͷେ͖͞͸, ϵ ∼ 10

ミラーの大統一理論

SU(5)×SU(5)DGUT







ほぼミラーの



 強い相互作用mbaryon〜mdark







 
エネルギースケール[GeV](vGUT′ /Mpl )Ͱ͋Δɻ (vGUT′ ͸μʔΫ SU(4) େ౷Ұཧ࿦ͷഁΕͷεέʔϧ, ඪ४໛‫ܕ‬ͷ SU(5) େ౷Ұཧ࿦ͷഁΕͷεέʔϧਤ 6: ϛϥʔେ౷Ұཧ࿦ʹ͓͚Δ, ήʔδ૬‫༻࡞ޓ‬ͷ‫ڧ‬

͸ vGUT ∼ 1016 GeV ʹͱͬͨɻ) μʔΫ SU(4) େ౷Ұ͞ͷΤωϧΪʔґଘੑ (จ‫[ ݙ‬44] ͔Βసࡌ)ɻμʔΫηཧ࿦ͷഁΕͷεέʔϧ͕௿͚Ε͹, ɹϏʔϜμϯϓ࣮‫ݧ‬Ͱ୳ࠪ͞Ε͍ͯΔ ϵ ∼ 10−6Λ࣋ͭμʔΫϑΥτϯΛઆ໌ͯ͘͠ΕΔɻΫλʔͷ‫͍ڧ‬૬‫ʹ༻࡞ޓ‬͸ 2 ੈ୅ͷΫΥʔΫΛԾఆͯ͠
͍Δɻ྆ηΫλʔͱ΋ʹ, 1-100 TeV ఔ౓Ͱ௒ରশੑཻ
ࢠ͕‫ݱ‬ΕΔͱԾఆ͍ͯ͠Δɻ͞Βʹ, μʔΫ SU(4) େ౷Ұཧ࿦ΛோΊ͍ͯΔͱ, ͜Ε͕ඪ४໛‫ܕ‬ͷ SU(5) େ౷Ұཧ࿦Ͱ, ඪ४໛‫ܕ‬ͷώοάεཻࢠ͕ߴ͍ΤωϧΪʔεέʔϧͰ‫ڽ‬ॖͨ݁͠Ռͩͱ͍
͏͜ͱʹ‫( ͮ͘ؾ‬จ‫[ ݙ‬44] ʹ΋ͱͮ͘)ɻਤ 6 ʹ, ήʔ5͍͞͝ʹຊߘͰ͸, ‫چ‬དྷͷ΢ΟϯϓɾμʔΫϚλʔͱ͸૬ิతδ૬‫༻࡞ޓ‬ͷ‫͕͞ڧ‬ΤωϧΪʔͱ‫͏Ͳʹڞ‬มԽ͢Δ͔ͷͳ, μʔΫϚλʔཻࢠ͕μʔΫηΫλʔΛߏ੒͍ͯ͠ΔҰྫΛࣔ͢ɻߴΤωϧΪʔͰ͸, ඪ४໛‫ܕ‬΋μʔΫηΫͱ͍͏ߟ͑ํΛ঺հͨ͠ɻ͜ͷߟ͑ํ͸, μʔΫϚλʔλʔ΋྆ํͱ΋ SU(5) େ౷Ұཧ࿦Ͱ, ‫͍ޓ‬ͷϛϥʔͩͬͨՄೳੑ͕ࣔࠦ͞ΕΔɻͨͩ, ඪ४໛‫ܕ‬ଆͱμʔΫηΫλʔଆͰͦͷഁΕͷύλʔϯ͕ҟͳΓ, μʔΫηΫλʔͰ͸μʔΫώοάεཻࢠ͕, ඪ४໛‫ܕ‬ͷ SU(5) େ౷Ұཧ࿦ͷഁΕͷεέʔϧఔ౓Ͱ‫ڽ‬ॖ͠, μʔΫ SU(4) େ౷Ұཧ࿦ʹͳΔɻ(͜ͷμʔΫώοάεཻࢠ͸, μʔΫϑΥτϯʹ࣭ྔΛ༩͑ΔμʔΫώοάεཻࢠͱ͸ҟͳΔɻ) ௿ཻࢠͷ҆ఆੑͱେ͖ؔ͘܎͍ͯ͠Δ্ʹ, Ճ଎‫ʹݧ࣮ث‬͓͚ΔμʔΫϑΥτϯ୳ࠪ΍, ఱจ‫؍‬ଌʹ͓͚ΔμʔΫϚλʔ୳͕ࠪՄೳͰ͋Γ, ‫ڵ‬ຯਂ͍ɻҰํ, μʔΫηΫλʔͱ͍͏ߟ͑ํ͸‫͔͘ݹ‬Β͋Δ΋ͷͷ, μʔΫϚλʔ‫ݱ‬৅࿦͸‫ོ͔ͯ͠ڵ‬Β 20 ೥ఔ౓Ͱ͋Γ, ௒ରশੑͷΑ͏ͳଟ͘ͷਓΛऒ͖͚ͭΔເ͕·ͩग़͖͍ͯͯͳ͍͜ͱ
΋ࣄ࣮Ͱ͋Δɻ‫ͱ͏͍ʹٯ‬, एख͕େ͖͘‫׆‬༂͢Δνϟ͍ΤωϧΪʔεέʔϧ·ͰϛϥʔύϦςΟ͕อͨΕ͍ͯϯεͷ͋Δ෼໺Ͱ͋Γ, ͞Βʹ࣮‫ݧ‬ɾཧ࿦ͱ΋ʹൃల͠

Δͱ͢Δͱछʑͷ໰୊͕͋Δ͕, ߴ͍ΤωϧΪʔεέʔ͍ͯ͘͜ͱΛ‫͏ئ‬ɻϧͰ͋Ε͹໰୊ͳ͍ɻͦͷҰํͰ, ඇରশμʔΫϚλʔͱͯ͠ඒຯ͍͠ͱ͜Ζʹ͸, Ө‫·͕͋ڹ‬Γग़ͳ͍ɻେ౷
Ұཧ࿦ͷεέʔϧʹ͓͍ͯ, ‫͍ڧ‬૬‫ͱ༻࡞ޓ‬μʔΫ‫͍ڧ‬ͦͷதͰ΋, චऀΒ͸μʔΫηΫλʔ͕ඪ४໛‫ܕ‬ηΫλʔͷ΄΅ϛϥʔͰ͋Δͱ͍͏ߟ͑ํʹ໨Λ͚͍ͭͯΔɻ͜ͷߟ͑ํ͸, ͳͥμʔΫϚλʔͷ࣭ྔີ౓͕௨ৗ

૬‫༻࡞ޓ‬͸‫͍ޓ‬ͷϛϥʔͰ͋Δɻ ഁΕͷύλʔϯ͕ҧ͏ͷ෺࣭ͷ࣭ྔີ౓ͱಉఔ౓ͳͷ͔, ͱ͍͏໰͍ʹࣗવͳ͜ͱʹΑͬͯ, ௿ΤωϧΪʔͰଟগͷҧ͍͸ग़Δ΋ͷͷ,ճ౴Λ༩͑ͯ͘ΕΔɻ‫͔͘ݹ‬Β͋ΔϛϥʔηΫλʔ͸ͦͦͷด͡ࠐΊεέʔϧ͸ಉఔ౓ʹͳΔɻ͜͏ͯ͠, 4.2 ষͷ c ͷ৚݅Λ‫͍ڧ‬ҙຯͰຬͨ͢͜ͱ͕Ͱ͖, ‫ۮ‬વͷҰக໰୊Λઆ໌ͯ͘͠ΕΔɻ

ͷ··Ͱ͸্ख͍͔͘ͳ͍͕, ͦͷཁ఺͸ඇରশμʔΫϚλʔͱ͍͏‫Ͱܗ‬Ҿ͖‫͕ܧ‬Ε͍ͯΔɻզʑͷఏҊͨ͠‫ڞ‬ੜ੒γφϦΦ͸, Ճ଎‫ݧ࣮ث‬, ఱจɾӉ஦‫؍‬ଌͱؔ܎͕
ਂ͘, μʔΫηΫλʔΛߟ͑Δ୉‫ޣ‬ຯΛ఻͑ͯ͘Εͨͱ

8 ࠷ॳͷ࿦จ [28] Λॻ͍ͨ‫ʹޙ‬, චऀͷॴଐ͢Δ‫ૅج‬Պֶ‫ڀݚ‬Ӄͷϥ΢ϯδͰͦͷ࿩Λͨ͠ɻ͢Δͱ, ೔ຊਓϙευΫͷ‫͘ݪ܂‬Μ͕, ͜ͷμʔΫηΫλʔͷ໛‫ܕ‬͸ SU(4) େ౷Ұཧ࿦ʹຒΊࠐΊΔͷͰ͸ͳ͍͔, ͱ‫͍ݴ‬͸͡Ίͨͷ͕͖͔͚ͬͰ͋ΔɻͲ͏͍͏ࢥߟճ࿏Λͯ͠
͍Δͱͦ͜ʹࢸΔͷ͔, චऀʹ͸ࠓͰ΋ಾͰ͋Δ͕, ‫͘ݪ܂‬Μ͸ඪ४໛‫ܕ‬ͷେ౷Ұཧ࿦͕େ޷͖ͳͷͰ, ͦͷͨΊͩͱࢥ͏ɻ

‫ظ‬଴͢Δɻ͞Βʹ, ͜ͷγφϦΦ͸େ౷Ұཧ࿦ʹ͓͍ͯ,ඪ४໛‫ܕ‬ηΫλʔͱμʔΫηΫλʔ͕ϛϥʔͰ͋ͬͨՄ
ೳੑΛ͓ࣔࠦͯ͠Γ, গ͠Ͱ΋ເΛ‫͚͍ͨͩͨͯ͡ײ‬ͷͰ͋Ε͹, ޾͍Ͱ͋Δɻ

11
97

6

ँࣙ
ຊߘ͸, ‫ૅج‬Պֶ‫ڀݚ‬Ӄͷ‫୓ݪ܂‬າത͓࢜Αͼ Heejung

Kim ͞Μ, Ӊ஦ઢ‫ॴڀݚ‬ͷҏ෦ণ޺।‫ڭ‬त, த໺༙ఱത
͓࢜Αͼখྛ৳͞Μͱͷ‫ڞ‬ಉ‫ʹڀݚ‬΋ͱ͍͍ͮͯ·͢ɻμʔΫϚλʔࣗମΛ‫ڀݚ‬ର৅ͱ͠, ͦͷղ໌ͷͨΊͳΒఱจֶ͔Βૉཻࢠ෺ཧֶ·ͰԿͰ΋΍Δ, ͱ͍͏චऀͷ‫ڀݚ‬ελΠϧ͸, ࢦಋ‫ͨͬ͋Ͱ׭ڭ‬ଜࢁ੪‫ڭ‬त, ٢ా௚‫ل‬‫ڭ‬त͓Αͼদຊॏ‫و‬।‫ڭ‬तʹΑͬͯഓΘΕͨ΋ͷͰ͢ɻຊߘ͸, দຊॏ‫و‬।‫ڭ‬तʹࣥචΛ‫ק‬Ί͍͖ͯͨͩ, Ի໺ӯढ़ॿ‫ʹڭ‬ฤूΛ୲౰͍͍͓͔ͯͨͩͨ͛͠Ͱ, ੈʹग़Δ͜ͱͱͳΓ·ͨ͠ɻօ͞·ʹ‫͢·͍ͨ͠ँײ‬ɻ[13] F. Bergsma et al. [CHARM], “A Search for Decays of Heavy Neutrinos in the Mass Range 0.5{GeV} to 2.8-{GeV},” Phys. Lett. B 166, 473478 (1986) doi:10.1016/0370-2693(86)91601-1[14] S. N. Gninenko, Phys. Lett. B 713, 244-248(2012)[15] C. Athanassopoulos et al. [LSND], Phys. Rev. C
58, 2489-2511 (1998)[16] B. Batell, M. Pospelov and A. Ritz, Phys. Rev.
D 80, 095024 (2009)[17] J. L. Feng, I. Galon, F. Kling and S. Trojanowski,ࢀߟจ‫ݙ‬

Phys. Rev. D 97, no.3, 035001 (2018)[1] ‫ాח‬าथ, ఱจ݄ใ (ҹ࡮த)[18] A. Ariga et al. [FASER], [arXiv:1901.04468 [hepex]][2] J. S. Bullock and M. Boylan-Kolchin, “Small-[19] Ի໺ӯढ़, ా‫ۼ‬༸հ, ߴΤωϧΪʔχϡʔε 38-3,

Scale Challenges to the ΛCDM Paradigm,” Ann.
Rev. Astron. Astrophys. 55, 343-387 (2017)[3] J. Chang, J. H. Adams, H. S. Ahn,
G. L. Bashindzhagyan, M. Christl, O. Ganel,
T. G. Guzik, J. Isbert, K. C. Kim andE. N. Kuznetsov, et al., Nature 456, 362-365(2008)[4] O. Adriani et al. [PAMELA], Nature 458, 607609 (2009)[5] N.
Arkani-Hamed,
D.
P.
Finkbeiner,
T. R. Slatyer and N. Weiner, Phys. Rev. D
79, 015014 (2009)73 (2019)[20] M. Bauer, P. Foldenauer and J. Jaeckel, JHEP
18, 094 (2020) doi:10.1007/JHEP07(2018)094[21] N. Aghanim et al. [Planck], Astron. Astrophys.
641, A6 (2020)[22] J. P. Lees et al. [BaBar], Phys. Rev. Lett. 119,
no.13, 131804 (2017)[23] D. Banerjee, V. E. Burtsev, A. G. Chumakov, D. Cooke, P. Crivelli, E. Depero,
A. V. Dermenev, S. V. Donskov, R. R. Dusaev
and T. Enik, et al., Phys. Rev. Lett. 123, no.12,
121801 (2019)[6] J. Hisano, S. Matsumoto and M. M. Nojiri, Phys.
Rev. D 67, 075014 (2003)[7] N. Arkani-Hamed and N. Weiner, JHEP 12, 104(2008)[8] J. L. Feng and J. Kumar, Phys. Rev. Lett. 101,
231301 (2008)[24] T. Åkesson et al. [LDMX], [arXiv:1808.05219[hep-ex]][25] C. S. Wu, E. Ambler, R. W. Hayward,
D. D. Hoppes and R. P. Hudson, Phys. Rev. 105,1413-1414 (1957)[9] B. Holdom, Phys. Lett. B 166, 196-198 (1986)[26] T. D. Lee and C. N. Yang, Phys. Rev. 104, 254258 (1956)[10] J. D. Bjorken, R. Essig, P. Schuster and N. Toro,
Phys. Rev. D 80, 075018 (2009)[27] R. Foot, Int. J. Mod. Phys. A 29, 1430013 (2014)[11] R. Aaij et al. [LHCb], Phys. Rev. Lett. 120, no.6,
061801 (2018)[12] E. Kou et al., PTEP 2019, no.12, 123C01 (2019)[erratum: PTEP 2020, no.2, 029201 (2020)][28] M. Ibe, A. Kamada, S. Kobayashi and
W. Nakano, JHEP 11, 203 (2018)[29] T. Yanagida, Conf. Proc. C 7902131, 95-99(1979)

1298[30] M. Fukugita and T. Yanagida, Phys. Lett. B 174,
45-47 (1986)[31] W. Buchmuller, R. D. Peccei and T. Yanagida,Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 55, 311-355 (2005)[32] A. Kamada, H. J. Kim and T. Kuwahara,[arXiv:2007.15522 [hep-ph]][33] ౡଜ‫܄‬, ผ࡭ʮ͠ΐ͏ͱͭʯ, ‫ࢠݪ‬িಥֶձ (2017)[34] X. Chu, C. Garcia-Cely and H. Murayama,
JCAP 06, 043 (2020)[35] J. W. Chen, T. K. Lee, C. P. Liu and
Y. S. Liu, Phys. Rev. C 86, 054001 (2012)
doi:10.1103/PhysRevC.86.054001[36] X.
Ren
etal.
[PandaX-II],
Rev. Lett. 121,
no.2,
021304Phys.
(2018)

doi:10.1103/PhysRevLett.121.021304[37] E.

Aprileetal.

[XENON],

Phys.

Rev. Lett. 121, no.11, 111302
doi:10.1103/PhysRevLett.121.111302(2018)[38] K. Frankiewicz, Doctoral Thesis, National Center for Nuclear Research (2018)[39] M. Boudaud, J. Lavalle and P. Salati, Phys. Rev.
Lett. 119, no.2, 021103 (2017)[40] M. Aguilar et al. [AMS], Phys. Rev. Lett. 113,
121102 (2014)[41] M. Ackermann et al. [Fermi-LAT], Phys. Rev.
Lett. 115, no.23, 231301 (2015)[42] M. Ibe, S. Kobayashi, R. Nagai and W. Nakano,
JHEP 01, 027 (2020)[43] M. Ibe, A. Kamada, S. Kobayashi, T. Kuwahara
and W. Nakano, JHEP 03, 173 (2019)[44] M. Ibe, A. Kamada, S. Kobayashi, T. Kuwahara
and W. Nakano, Phys. Rev. D 100, no.7, 075022(2019)