所属
素粒子宇宙起源研究所 暗黒物質国際研究センター 准教授
大学院担当
大学院理学研究科
職名
准教授
マエカワ ノブヒロ
前川 展祐
MAEKAWA, Nobuhiro
学位 1
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博士（理学） （ 1993年3月 京都大学 ）
研究キーワード 11
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素粒子論
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大統一理論
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弦理論の現象論
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バリオン生成
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ダークマター
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LHC
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宇宙論
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ニュートリノ
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B物理
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フレーバー物理
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超対称性
研究分野 1
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その他 / その他 / 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
現在の研究課題とSDGs 3
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自然な大統一理論と超弦理論からの導出
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自然な大統一理論と宇宙論
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自然な大統一理論と超対称性の破れ
経歴 4
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名古屋大学 素粒子宇宙起源研究所 基礎理論研究部門 准教授
2019年10月 - 現在
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名古屋大学 大学院理学研究科 准教授
2004年10月 - 現在
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高エネルギー加速器研究機構 理論部 准教授
2023年4月 - 2024年3月
国名：日本国
備考：10%
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名古屋大学 基礎理論研究センター 准教授
2011年4月 - 2019年9月
学歴 2
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京都大学 理学研究科 物理学宇宙物理学専攻
1988年4月 - 1993年3月
国名： 日本国
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京都大学 理学部 物理学宇宙物理学専攻
1984年4月 - 1988年3月
国名： 日本国
所属学協会 1
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日本物理学会
委員歴 2
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素粒子論グループ 素粒子論委員
2020年4月 - 2022年3月
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共通（センター）試験作成委員（物理）
2018年4月 - 2020年3月
受賞 1
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日本物理学会論文賞
2006年3月 日本物理学会
論文 56
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Tension between neutrino masses and gauge coupling unification in natural grand unified theories 査読有り 国際誌
Maekawa, N; Tanii, T
PHYSICAL REVIEW D 109 巻 ( 9 ) 2024年5月
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Stability of the embedded string in the<i> SU(N)</i> x U(1) Higgs model and its application 査読有り
Kanda, Y; Maekawa, N
PHYSICAL REVIEW D 107 巻 ( 9 ) 2023年5月
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Stability of nontopological string in supersymmetric <i>SU</i>(2) x <i>U</i>(1) gauge theory 査読有り
Kanda, Y; Maekawa, N
INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS A 37 巻 ( 35 ) 2022年12月
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Spontaneous SUSY breaking in natural <i>SO</i>(10) grand unified theory
Maekawa, N; Omura, Y; Shigekami, Y; Yoshida, M
PHYSICAL REVIEW D 100 巻 ( 11 ) 2019年12月
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Spontaneous SUSY breaking without <i>R</i> symmetry in supergravity
Maekawa, N; Omura, Y; Shigekami, Y; Yoshida, M
PHYSICAL REVIEW D 97 巻 ( 5 ) 2018年3月
MISC 1
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大統一理論のいま 招待有り
前川展祐
パリティ33 巻 ( 11 ) 頁： 4 - 12 2018年11月
講演・口頭発表等 19
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（自然なSO(10）、E6）大統一理論入門 招待有り
前川展祐
入門連続講義 2023年9月26日 高エネルギー加速器研究機構
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大統一理論と粒子数非保存 招待有り
前川展祐
原子核によるバリオン数・レプトン数の物理 2023年3月9日 大阪大学核物理研究センター
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標準模型を超える物理とフレーバー物理 招待有り
前川展祐
フレーバーワークショップ 2020年11月25日
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Future prospects of flavor physics 招待有り 国際会議
Nobuhiro Maekawa
Koichiro Nishikawa Memorial Symposium 2019年9月27日
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Spontaneous SUSY breaking in natural GUT and axino LSP 国際会議
Nobuhiro Maekawa, Y. Omura, Y. Shigekami, M. Yoshida
SUSY2019 2019年5月21日
科研費 7
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研究課題/研究課題番号：25K07321 2025年4月 - 2029年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
前川 展祐
担当区分：研究代表者
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
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自然な大統一理論における自発的な超対称性の破れの現象論と余次元理論
研究課題/研究課題番号：19K03823 2019年4月 - 2025年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
前川 展祐
担当区分：研究代表者
配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）
自然な大統一理論は対称性で許されるすべての項をO(1)係数で導入するという自然な仮定の下で超対称大統一理論における様々な問題を非自明に解決する有望な理論である。興味深いことは、自然な大統一理論からたった一つの一重項場を無くすことで超対称性を自発的に破る理論になることである。従来の超対称性の破れのシナリオの複雑さと比して、非常にシンプルなこのシナリオの現象論を議論し、現実的なシナリオを構築する。その際により現実的なシナリオを構築するためには、自然な大統一理論で行った重要な仮定を緩めることも考慮し、様々なシナリオを構築する。それらの仮定を自然に与える余次元理論の構築を行う。
自然な大統一理論は対称性で許されるすべての項をO(1）係数で導入するという自然な仮定の下で超対称大統一理論のほとんどの問題を解くことができるという魅力的な性質を持っているが、ゲージ結合定数の統一の条件とニュートリノ質量の観測値が矛盾する、という問題がある。この問題は、多くの超重粒子の質量のO(1）係数を0.5から2の間で恣意的に選ぶことで解決できるが、これは、ある意味微調整であり、自然な解決とは言えない。そこで、O(1）係数が対称性等何らかの理由で小さくなる可能性を考えた。特に自然な大統一理論の魅力的な性質を壊さないような方向で議論したところ、いくつかの可能性を見出すことができた。いくつかは、近似的な対称性を導入することでその小ささが自然に理解できる。自然な大統一理論の重要な予言である、重たいゲージ場媒介とする陽子崩壊が大きくなるという予言が小さい係数を持つ模型によって変化することがわかった。
自然なE6大統一理論においては、宇宙におけるバリオン非対称性を熱的レプトン生成機構を用いることにより、解決できることが分かっている。理由の一つは、E6大統一理論は、6個の右巻きニュートリノがあるため、レプトン生成を引き起こす右巻きニュートリノとニュートリノ質量を再現する右巻きニュートリノを分離できることにあった。今回、新しく、自然なSO(10）大統一理論でも観測されているバリオン数が再現できることがわかった。SO(10）大統一理論では、右巻きニュートリノは３つしかないため、分離できないが、逆に言えば、レプトン生成とニュートリノ質量に関係がつく。特に最も軽いニュートリノ質量がより軽くなることが判明した。また、E6でのレプトン生成の計算の時には考慮されていなかった2番目に軽い右巻きニュートリノの効果は無視できないくらい大きいことを計算によって示した。
当初の想定では、自然な大統一理論において自発的に超対称性を破るシナリオでの問題点を解決するような模型を構築する、ということであったが、この研究に関しては、まだ、論文になるほどの結果を得ているとはいいがたい。しかしながら、その前段階である、余次元とは限らずに、小さい抑制因子を仮定した場合においては、問題点の一部を解決する模型を得ており、その部分は、近い将来論文にするつもりである。
当初の計画通りには進んでいない理由として、一つには、宇宙紐が原因とも考えられる重力波が観測されたことにある。観測が示唆する対称性の破れのスケールが自然な大統一理論が予言するスケールと一致したため、早急に自然な大統一理論で宇宙紐が形成されるかどうかを明らかにする必要があった。その研究の緊急性のため、最初に計画していた研究にはとりあえず、ストップした。新たな分野だったため、結果を出すのに時間がかかったが、研究としては、結果が出たので、順調と言える。
自然な大統一理論で超対称性を自発的に破るシナリオは、超対称性を破るための隠れたセクターを導入する必要がない、という意味でとてもシンプルなシナリオになっているが、超対称性の破れのスケールが大きいことを予言する。この予言は、いまだに超対称粒子が発見されていない事実を説明するが、一方で電弱スケールが不安定になるという問題が知られている。この問題をO(1）係数が小さくなる可能性を考慮することで解決することを試みるつもりである。難しい点は、電弱スケールを安定化するために超対称性の破れのスケールをTeVスケールまで小さくすれば、フレーバーを変える中性流の過程が実験より大きく出すぎることである。超対称性の破れのスケールをどこまで小さくできるか、吟味する予定である。
熱的なレプトン生成に関しては、E6模型では、最も軽い右巻きニュートリノの寄与のみ考慮されていたが、2番目以降の右巻きニュートリノの寄与の大きさを評価し、無視できない量だとすれば、この効果を入れて計算する予定である。また、SO(10）模型でも３番目以降の右巻きニュートリノの寄与の計算をして、無視できる、もしくは、より正確な計算を行う予定である。 -
自然な大統一理論における宇宙史の構築と実験からの制限
2015年4月 - 2019年3月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
前川展祐
担当区分：研究代表者
素粒子物理的な観点では大きな成功を収めた自然な大統一理論がこの世を記述する理論であるなら、その理論の元での宇宙史が存在しているはずである。この研究の大きな目的は、自然な大統一理論と無矛盾な宇宙史を構築すること、あるいは自然な大統一理論において宇宙史を構築するための条件やその条件の下での予言を明らかにすることである。一方で、また、関連するが、物質の質量や混合角を再現する自然な大統一理論のパラメータの決定も目的の1つである。LHC等の実験結果を加味しつつ超対称性の破れの機構を理解することから、現実的な大統一理論としての自然な大統一理論におけるインフレーションの実現まで、幅広い物理を自然な大統一理論の観点で理解することを目的としている。
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研究課題/研究課題番号：15K05048 2015年4月 - 2019年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
前川 展祐
担当区分：研究代表者
配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）
宇宙論的には、SO(10)では働かない熱的レプトン生成シナリオが自然なE6大統一理論においてはうまく働くことを示したことは大きいことである。
実験からの制限の観点からは、E6大統一理論が予言する自然な超対称性は、一般には、電気双極子モーメントが大きく出すぎるという問題があることを具体的に示したうえで、E6大統一理論ではその特殊性により実験からの制限を満足することを示した。また、大統一理論に現れる新しいゲージ粒子に起因する陽子崩壊において、特にE6大統一理論の場合世代を変えるような崩壊過程が大きくなりうることを示した。
自然な大統一理論において、超対称性を自発的に破るシナリオを構築した。
大統一理論は力を統一するだけでなく物質をも統一する理論であるが、その二つの統一に対する実験からの証拠も知られており、標準模型を超える理論として最も有力な理論である。一方で、深刻な問題も知られており、その解も含めて、本当の大統一理論が何であるのかはわかっていない。もちろん、本当の大統一理論は実験と矛盾しないだけでなく、宇宙史をも説明できるはずである。この研究はその本当の大統一理論を探索構築する研究の一環である。一歩ずつ近づいていると考えている。 -
自然な大統一理論におけるＬＨＣ物理
2008年
科学研究費補助金 特定領域研究，課題番号：20025002
前川 展祐
担当区分：研究代表者