大統一理論におけるＣＰ対称性の破れと素粒子の世代構造の探求

• Project/Area Number: 16J05332
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 清水 勇介 広島大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: フレーバー対称性 / ニュートリノ物理 / 非可換離散群 / 超対称性 / 大統一理論 / フレーバー物理 / 非可換離散対称性 / ニュートリノ現象論

Outline of Annual Research Achievements

素粒子標準模型は、素粒子物理学の三つの基本的な力（強い力、弱い力、電磁気力）に対して、ゲージ対称性を用いて記述する理論である。近年のヒッグス粒子の発見により、素粒子標準模型は成功を収めている。しかし、素粒子標準模型では素粒子の質量階層性と世代混合について自然に説明することができない。特に、ニュートリノ振動の精密測定の実験により、ニュートリノには小さいが質量があり、大きな二つの世代混合、第一世代と第三世代の間の世代混合角の大きさが、クォークの第一世代と第二世代の世代混合角程度大きいことが判明している。クォーク・レプトンの質量の大きさと世代混合の大きさを統一的に説明することは、素粒子の起源の解明における重要な課題である。この問題を解決するため、世代に対して非可換離散対称性を用いることにより、レプトンの大きな世代混合を説明することができる。そこで、標準模型を超対称大統一理論に拡張することにより、クォーク・レプトンを統一的に扱った。
平成29年度に引き続き非可換離散対称性を用いたフレーバー模型の現象論的研究を進めた。模型を超対称大統一理論(SUSY GUT)に拡張し、クォーク・レプトンを統一的に扱い、Daya Bay、RENO、Double Chooz、T2K、NOνA等のニュートリノ振動実験や、LHC、Belle Ⅱ等の実験の新しいデータに基づき、模型の包括的かつ精密な検証を行った。具体的にはSUSY GUTのフレーバー模型が素粒子実験でどのようなシグナルを現すか、CP対称性の破れや陽子崩壊等を検討し、素粒子の世代構造を解析した。
また、3年間で得られた結果を他大学でのセミナー（北海道大学、奈良女子大学、名古屋大学）や、日本物理学会秋季大会、国際会議（FLASY 2018）に参加・研究発表した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Seoul National University(韓国)
• [Journal Article] Sign of CP violating phase in quarks and leptons (2019)
  • Author(s): Shimizu Yusuke、Takagi Kenta、Takahashi Shunya、Tanimoto Morimitsu
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 2019 Issue: 4 Pages: 1-24
  • DOI: 10.1007/jhep04(2019)074
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effective theory analysis for vector-like quark model (2018)
  • Author(s): Takuya Morozumi, Yusuke Shimizu, Shunya Takahashi, Hiroyuki Umeeda
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 4 Issue: 4 Pages: 1-24
  • DOI: 10.1093/ptep/pty042
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Revisiting the A4 model for leptons in light of NuFIT 3.2 (2018)
  • Author(s): Kang Sin Kyu、Shimizu Yusuke、Takagi Kenta、Takahashi Shunya、Tanimoto Morimitsu
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2018 Issue: 8 Pages: 1-20
  • DOI: 10.1093/ptep/pty080
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modular A4 invariance and neutrino mixing (2018)
  • Author(s): Kobayashi Tatsuo、Omoto Naoya、Shimizu Yusuke、Takagi Kenta、Tanimoto Morimitsu、Tatsuishi Takuya H.
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 2018 Issue: 11 Pages: 1-18
  • DOI: 10.1007/jhep11(2018)196
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Finite modular subgroups for fermion mass matrices and baryon/lepton number violation (2018)
  • Author(s): Tatsuo Kobayashi, Yusuke Shimizu, Kenta Takagi, Morimitsu Tanimoto, Takuya H. Tatsuishi, Hikaru Uchida
  • Journal Title: arXiv Volume: arXiv:1812.11072 Pages: 1-18
  • Open Access
• [Journal Article] Light flavon signals at electron-photon colliders (2018)
  • Author(s): Muramatsu Yu、Nomura Takaaki、Shimizu Yusuke、Yokoya Hiroshi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 97 Issue: 1 Pages: 0150031-9
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.015003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phenomenological aspects of possible vacua of a neutrino flavor model (2018)
  • Author(s): T. Morozumi, H.Okane, H.Sakamoto, Y.Shimizu, K. Takagi, H.Umeeda
  • Journal Title: Chinese Physics C Volume: 42 Issue: 2 Pages: 023102-023102
  • DOI: 10.1088/1674-1137/42/2/023102
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neutrino CP violation and sign of baryon asymmetry in the minimal seesaw model (2018)
  • Author(s): Yusuke Shimizu, Kenta Takagi, Morimitsu Tanimoto
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 778 Pages: 6-16
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.12.065
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Towards the minimal seesaw model via CP violation of neutrinos (2017)
  • Author(s): Yusuke Shimizu, Kenta Takagi, Morimitsu Tanimoto
  • Journal Title: JHEP 1711 (2017) 201 Volume: 1711 Issue: 11 Pages: 201-228
  • DOI: 10.1007/jhep11(2017)201
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CP violating phase from minimal texture neutrino mass matrix: Test of the phase relevant to leptogenesis (2017)
  • Author(s): Masataka Fukugita, Yuya Kaneta, Yusuke Shimizu, Morimitsu Tanimoto, Tutomu T. Yanagida
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 764 Pages: 163-166
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.11.024
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Occam’s razor in lepton mass matrices: The sign of the universe’s baryon asymmetry (2016)
  • Author(s): Yuya Kaneta, Yusuke Shimizu, Morimitsu Tanimoto, Tutom T. Yanagida
  • Journal Title: PTEP Volume: 2016 Issue: 6 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw079
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Double Froggatt-Nielsen mechanism (2016)
  • Author(s): Kenji Nishiwaki, Yusuke Shimizu, Yoshiyuki Tatsuta
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: No.8, 083B05 Issue: 8 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw112
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A4×U(1)PQ model for the lepton flavor structure and the strong CP problem (2016)
  • Author(s): Takaaki Nomura, Yusuke Shimizu, Toshifumi Yamada
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 1606 Issue: 6
  • DOI: 10.1007/jhep06(2016)125
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Edge of a cliff (2016)
  • Author(s): Yusuke Shimizu, Yoshiyuki Tatsuta
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics JHEP Volume: 1610 Issue: 10
  • DOI: 10.1007/jhep10(2016)040
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] NuFIT3.2におけるA4レプトン模型 (2018)
  • Author(s): 清水勇介
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
• [Presentation] Neutrino CP Violation and Sign of Baryon Asymmetry (2018)
  • Author(s): 清水勇介
  • Organizer: FLASY2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CP Theory II (2018)
  • Author(s): 清水 勇介
  • Organizer: 第31回ニュートリノ研究会
  • Invited
• [Presentation] Towards Minimal Seesaw Model via CP Violation of Neutrinos (2017)
  • Author(s): Yusuke Shimizu
  • Organizer: Summer Institute 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Validity of Occam’s Razor Approaches (2017)
  • Author(s): 清水 勇介
  • Organizer: 瀬戸内サマーインスティチュート
• [Presentation] 最小シーソー模型の構築に向けて (2017)
  • Author(s): 清水 勇介
  • Organizer: Flavor Physics Workshop 2017
• [Presentation] タウレプトンの３体崩壊からのフラボンの質量の制限 (2016)
  • Author(s): 清水 勇介
  • Organizer: Flavor Physics Workshop 2016
  • Place of Presentation: 新潟県新潟市
  • Year and Date: 2016-10-26
• [Presentation] Mass limit for light flavon and collider physics (2016)
  • Author(s): Yusuke Shimizu
  • Organizer: FLASY2016
  • Place of Presentation: バルパライソ（チリ）
  • Year and Date: 2016-09-29
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Flavonの質量の制限と現象論 (2016)
  • Author(s): 清水 勇介
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-23
• [Presentation] Flavonの質量の制限とコライダー物理 (2016)
  • Author(s): 清水 勇介
  • Organizer: 素粒子物理学の進展2016
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] Minimal Texture of the neutrino mass matrix and CP violation (2016)
  • Author(s): 清水 勇介
  • Organizer: SSI2016
  • Place of Presentation: 広島県東広島市
  • Year and Date: 2016-09-02
• [Presentation] Mass limit for light flavon in neutrino flavor model (2016)
  • Author(s): Yusuke Shimizu
  • Organizer: NuFact2016
  • Place of Presentation: クイニョン（ベトナム）
  • Year and Date: 2016-08-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] Phenomenology for Particle and Anti-Particle 2019
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/morozumi/ppapo2019.html
• [Funded Workshop] 2nd workshop on Phenomenology for Particle and Anti-Particle 2019 (PPAP2019) (2019)