ABE, Hiroyuki

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Affiliation

Faculty of Science and Engineering, School of Advanced Science and Engineering

Job title

Professor

Concurrent Post 【 display / non-display

  • Faculty of Science and Engineering   Graduate School of Advanced Science and Engineering

Research Institute 【 display / non-display

  • 2020
    -
    2022

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

Degree 【 display / non-display

  • Hiroshima University   Doctor of Science

  • Hiroshima University   Master of Science

Professional Memberships 【 display / non-display

  •  
     
     

    The Physical Society of Japan

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics

Research Interests 【 display / non-display

  • Theoretical elementary particle physics

Papers 【 display / non-display

  • Behaviors of two supersymmetry breaking scales in N=2 supergravity

    Hiroyuki Abe, Shuntaro Aoki, Sosuke Imai, Yutaka Sakamura

    Journal of High Energy Physics   19 ( 11-101 ) 0 - 24  2019.11  [Refereed]

    DOI

  • Revisiting instabilities of S1/Z2 models with loop-induced Fayet-Iliopoulos terms

    Hiroyuki Abe, Tatsuo Kobayashi, Shohei Uemura, Junji Yamamoto

    Physical Review D   100 ( 6 ) 065020-1 - 065020-10  2019.09  [Refereed]

    DOI

  • Effects of localized mu-terms at the fixed points in magnetized orbifold models

    Hiroyuki Abe, Makoto Ishida, Yoshiyuki Tatsuta

    Nuclear Physics B   947   1 - 20  2019.08  [Refereed]

    DOI

  • Interpolation of partial and full supersymmetry breakings in N=2 supergravity

    Hiroyuki Abe, Shuntaro Aoki, Sosuke Imai, Yutaka Sakamura

    Nuclear Physics B   946 ( 114690 ) 1 - 27  2019.07  [Refereed]

    DOI

  • Polonyi–Starobinsky supergravity with inflaton in a massive vector multiplet with DBI and FI terms

    Hiroyuki Abe, Yermek Aldabergenov, Shuntaro Aoki, Sergei V. Ketov

    Classical and Quantum Gravity   36 ( 7 ) 075012-1 - 075012-24  2019.03  [Refereed]

    DOI

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Books and Other Publications 【 display / non-display

  • ``Dynamical fermion masses under the infuence of Kaluza-Klein fermions in Randall-Sundrum background'' in Fluctuating Paths and Fields (Editorial Board: W. Janke, A. Pelster, H.-J. Schmidt, M. Bachmann)

    Hiroyuki Abe, Tomohiro Inagaki, Taizo Muta( Part: Other)

    World Scientific, Singapore  2001

Awards 【 display / non-display

  • Particle Physics Medal: Young Scientist Award in Theoretical Particle Physics

    2009.03  

Research Projects 【 display / non-display

  • Search for realistic supersymmetric models in higher-dimensions based on high-energy/cosmological observations

    Project Year :

    2016.04
    -
    2019.03
     

     View Summary

    We have searched for realistic supersymmetric models in higher-dimensional spacetime based on high-energy/cosmological observations and obtained phenomenological constraints on them.These provide various guidelines to find the unified theory beyond the standard model of elementary particles. During the search, especially, we noticed the existence of new effects which can heavily affect phenomenological features of the model. We developed general formulations of these effects and analyzed them

  • Particle phenomenology of supergravity/string models on nontrivial gauge background

    Project Year :

    2013.04
    -
    2016.03
     

     View Summary

    We studied phenomenological features of higher-dimensional supersymmetric Yang-Mills (SYM) theories on magnetized background in detail, which appear in the low-energy effective theories of supergravity/string theories on nontrivial gauge backgrounds. We identified and classified the configurations of background magnetic fluxes, those agree with the current experimental/observational data. Furthermore, we have proposed some extensions of the models as well as of the tools for analyzing them, from the perspective of consistencies with superstring theories. The results illuminate phenomenological side of the higher-dimensional SYM theory, which is considered as a promising candidate for the unified theory of elementary particles from various perspectives. The outcomes also provide a lot of guidelines for constructing a realistic particle-physics model based on superstring theories

Presentations 【 display / non-display

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Specific Research 【 display / non-display

  • 高エネルギー実験と宇宙観測に基づく現実的な高次元超対称模型の探索

    2019   小林達夫, 阪村豊, 青木俊太朗, 今井颯亮, 竹本賢太

     View Summary

    素粒子統一理論の有力候補とされる高次元超対称理論に基づき、物質場の現実的なスペクトラムの生成と、現象論的に要請される超対称性の自発的破れを伴う余剰次元の安定化を、単一の枠組みで実現可能な理論のパラメータ領域の絞り込みを行った。このような領域ではヒッグスボソンにも非自明な世代構造が現れる傾向があり、これが高エネルギー実験に及ぼす影響についても考察した。さらに、高次元超対称模型の4次元有効理論は必然的に、拡張された超対称性をもつことが知られており、本研究では通常の2倍の超電荷をもつN=2拡張超対称理論における超対称性の破れの構造を調べた。以上の成果をもとに、同模型が持つパラメータの許容領域を更に絞っていくことで、素粒子統一理論の探求に向けた強い指針が得られると期待している。

  • 超重力・超弦理論に基づく素粒子模型の現象論

    2012  

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    磁場を持つ6次元トーラス上にコンパクト化された10次元超対称ゲージ理論のゼロモードの一部を素粒子標準理論の粒子群に同定した場合には、物質粒子の世代数が磁束の本数で決まり、更にはこれら物質場の波動関数が磁場の効果で余剰次元空間に局在するため、4次元有効理論における湯川結合定数の階層構造が生じる。このような機構に基づき、本研究では観測されている素粒子の質量固有値や混合値の階層性を再現するような磁場とウィルソンラインの値を同定し、更にそれらの下での素粒子現象論を解析した。超対称性を局所化した場合には余剰次元の幾何学的構造を司る力学的自由度はモジュライと呼ばれる超対称多重項として有効理論に現れるが、ここでは特にモジュライが伝達する超対称性の破れの大きさに対して実験から強い制限がかけられることを示した。これは超弦理論に基づく素粒子模型の構築に重要な指針を与える結果として論文[1]に発表し学術雑誌に掲載されると共に、日本物理学会では研究協力者によりこれらの成果に関する発表が行われた。また、2012年初夏に大型ハドロン衝突型加速器(LHC)においてヒッグス粒子とみられる新粒子が発見されその質量が同定されたが、これが実際にヒッグス粒子である場合には最小超対称標準理論のパラメターに対して厳しい制限が加えられることになる。LHCで未だ超対称粒子が発見されていないという事実からこれらの粒子の質量は電弱スケールよりもかなり大きくなければならないが、このような状況で観測されたヒッグス粒子の質量を再現するためには多くの場合パラメターの微調整が必要になる。本研究ではゲージ粒子の超対称パートナーの質量比に対するこれらの制限を精密に解析し、パラメターの微調整なしにヒッグス粒子の質量値が再現できるパラメター領域を同定した。これは背後にあるより基本的な理論を考える上で大変重要な指針となる。これらの成果は論文[2]として発表し学術雑誌に掲載された。

  • 超重力・超弦理論に基づく素粒子模型の現象論

    2011  

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    互いに排他的な側面をもつ素粒子標準理論と重力理論とを統合する試みにおいて、基本構成要素を点粒子から紐に拡張して考える超弦理論は、そのような統一理論の最有力候補として盛んに研究されている。超弦理論が矛盾なく定義できるのは時空の次元が10の場合であり、超対称性と呼ばれる、ボーズ場とフェルミ場の入れ換えの下での不変性も要求され、その低エネルギー有効理論としては高次元時空の超重力理論や超対称ヤン・ミルズ理論が現れることが知られている。本研究では、超弦理論の予言する超対称性と余剰次元空間の存在に注目し、超重力理論や超弦理論に軸足を置いた素粒子模型の構築と、それらの現象論を系統的に解析する手法の開発に向けた研究を行った。まずボトムアップ・アプローチでは、フレーバー電荷の違いから観測されている素粒子の世代間階層構造を説明することが可能な5次元超重力理論に基づく模型を構築し、そこでの超対称性の破れの構造を精密に解析することで、今後の発見が期待されている超対称パートナー粒子の性質を明らかにした。この結果では、超重力理論でしばしば問題となる超対称スカラー粒子の不安定性やそれらの粒子が引き起こす過剰な世代間遷移の問題を回避可能なフレーバー電荷の組み合わせが存在することが示され、これは超重力理論に基づく素粒子模型の構築に対して重要な指針を与える。これらの成果に関しては International Workshop: Extra Dimensions in the Era of the LHC (12-14 December 2011, Osaka University) と日本物理学会第67回年次大会において研究協力者が発表を行った。また、成果をまとめた論文[1]は学術雑誌に掲載された。一方、トップダウン・アプローチでは、10次元超対称ヤン・ミルズ理論の余剰次元に磁束が存在するような場合に、作用を4次元時空の超対称性の言葉で書き表した後に次元縮減を行うことを提案し、これに基づき4次元有効理論を系統的に導出する手法の開発を行った。背景磁場が存在する場合の様々なDブレーン配位に対する低エネルギー有効理論の導出にこの手法を応用することが可能であると考えられるため、超弦理論に基づく素粒子模型の構築とその現象論的解析に有用である。これらの成果に関しては、日本物理学会2011年秋季大会・第67回年次大会において研究協力者が発表を行った。また、成果をまとめた論文[2]は学術雑誌に掲載された。

  • 素粒子の超弦模型における世代構造の研究

    2010  

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    超弦理論は重力を含めた素粒子の統一理論の有力候補であると考えられているが、これまでに観測されている素粒子の様々な性質をこれが完全に予言できるのかどうかは未だ分かっておらず、超弦理論の現象論的解析は重要な研究課題である。超弦理論の低エネルギー有効理論として素粒子標準理論のようなカイラルな理論が得られるためには、低エネルギーの4次元時空で左右対称性が破れなければならない。これまでに考えられてきた素粒子の超弦模型では、このような左右非対称性を生成するメカニズムとしてオービフォルドと呼ばれる射影空間がよく用いられている。本研究ではこのような空間がもつ非可換離散対称性を素粒子世代構造の観点から分類した。これは超弦理論や高次元時空の場の理論に基づく素粒子模型における世代構造を解析する際に有用であると考えられる。これらの成果は論文[1]にまとめ学術雑誌に掲載された。また、これとは別にII型超弦理論の低エネルギー有効理論として素粒子の標準理論を再現するような超弦模型の構築において、交差するDブレーン系とその双対である磁場をもつDブレーンの系が有望であると考えられているが、後者では素粒子の世代構造を決定する湯川結合の値が有効理論の枠内で精度よく計算可能であることが知られている。本研究では、磁場をもつ超対称非可換ゲージ理論を超空間で定式化することにより、磁場をもつDブレーン系の4次元有効理論を系統的に導出する方法を考案した。これにより既知の素粒子の世代構造を再現する磁場に対して未知の超対称粒子の世代構造を同定することができるため、超弦模型の検証に有用であると考えられる。これらの成果に関しては日本物理学会2010年秋季大会で研究協力者が発表した。

  • 高次元超重力理論における素粒子世代構造の研究

    2009  

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    超弦理論の予言する超対称性と余剰次元の存在に注目し、低エネルギー有効理論として得られる高次元超重力理論において、素粒子標準理論の世代構造を実現する機構を解明するという目的で研究を行った。本研究では、超弦理論から標準理論へと向かうトップダウン・アプローチと、逆に標準理論から超弦理論へと向かうボトムアップ・アプローチという、2つの方向から解析を行った。トップダウン・アプローチでは、超弦理論の交叉Dブレーン系に双対な記述として知られている、余剰次元に背景磁場が存在するような系を考え、磁場により引き起こされる波動関数の局在化とウィルソンラインの存在及びオービフォルド化の相乗効果が、クォーク・レプトンの質量や混合などの世代構造にどのような影響を与えるかを系統的に調べた。そして、質量行列の対称性と磁束の数及びウィルソンラインの値の関係を明らかにして、その主要な部分を論文[1]に、詳細は論文[2]に発表した。この研究成果に関して、特に富士吉田で開催されたSummer Institute 2009における共同研究者との議論は大変有意義であった。また、余剰次元に磁場を持つ超対称ゲージ理論の低エネルギー有効理論を系統的に導出する手法の開発にも重要な進展が得られた。一方のボトムアップ・アプローチでは、これまでのオービフォルド上の5次元超重力理論の解析を、物質場がモジュライ多重項の下でより一般的な電荷を持っている場合に拡張して、その低エネルギー有効理論の世代構造を同定した。

 

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