超対称模型に固有なCPの破れと暗黒物質およびニュートリノ振動への影響

• Project/Area Number: 17740131
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 佐藤 丈 Saitama University, 理工学研究科, 准教授 (60322294)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2007: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: スタウ / 超対称性 / 元素合成 / ニュートラリーノ / リチウム問題 / ニュートリノ / 電子捕獲 / 暗黒物質 / 量子力学の原理的問題

Research Abstract

超対称性を入れた模型で二番目に軽い超対称粒子(NLSP)となりうるスタウが、一番軽い超対称粒子(LSP)と非常に近い質量を持つ場合に元素合成におけるリチウム問題が解決しうることを具体的に示した。リチウム問題というのは、通常の元素合成の理論的計算に比べて実際に観測されているリチウムの量が少ない、というもので したがってリチウムを壊す機構が初期宇宙に必要となることを示唆している、というものである。
このため機構が質量が縮退することにより長寿命化したスタウの存在である。暗黒物質の残存量を説明するためにはcoannihilationといわれる機構が働く必要があるが、それは自動的にこのような縮退を要求する。そしてその縮退が強い極限を考えると、質量が縮退することによりスタウが元素合成の時期まで生き残るほど長寿命になる。そのようなスタウはリチウム7やベリリウム7と束縛状態を作るが、スタウがそれらの原子核と非常に近い位置にあるため実質的にパイ中間子を出す崩壊が可能になることにより寿命が十分短くなる一方、そのパイオンを受けるそれらの原子核が違う原子核にすぐに崩壊すること、によりほどよくリチウムが壊されると言うことを定量的に示した。
他にも、余剰次元を持つ模型に右巻き型のニュートリノを導入した模型を考え、この模型における暗黒物質の残存量を定量的に計算した。通常の余剰次元を持つ模型と違い、右巻き型のニュートリノが導入されたことで、暗黒物質の組成が変わり、それにより、余剰次元のスケールも通常に比べて低く見積もられることが分かった。この変更はLHC実験を考える上で重要であることも指摘した。

Research Products

• [Journal Article] Non-standard neutrino interactions in reactor and superbeam experiments (2008)
  • Author(s): Joachim Kopp, Manfred Lindner, Toshihiko Ota, Joe Sato
  • Journal Title: Physical Review D D77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solving cosmological problem in universal extra dimension models by introducing Dirac neutrino (2007)
  • Author(s): Shigeki Matsumoto, Masato Senami, Joe Sato, Masato Yamanaka
  • Journal Title: Physics Letters B647 Pages: 466-471
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neutrino Beams From Electron Capture at High Gamma (2007)
  • Author(s): Mark Rolinec, Joe Sato
  • Journal Title: JHEP 08 Pages: 79-79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Relic abundance of dark matter in universal extra dimension models with right-handed neutrinos (2007)
  • Author(s): Shigeki Matsumoto, Masato Senami, Joe Sato, Masato Yamanaka
  • Journal Title: Physical Review D76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible solution to the Li-7 problem by the long lived stau (2007)
  • Author(s): Toshifumi Jittoh, Kazunori Kohri. Masafumi Koike. Joe Sato. Takashi Shimomura, Masato Yamanaka
  • Journal Title: Physical Review D76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Monoenergetic neutrino beam for long baseline experiments (2007)
  • Author(s): Joe Sato
  • Journal Title: International Journal of Modern Physics E16 Pages: 1331-1347
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laser Irradiated Enhancement of Atomic Electron Capture Rate For New Physics Search. (2007)
  • Author(s): Takaaki Nomura, Joe Sato, Takashi Shimomura
  • Journal Title: Progress of Theoretical Physics 117 Pages: 401-414
• [Journal Article] Long life stau in the minimal supersymmetric standard model (2006)
  • Author(s): T.Jittoh, J.Sato, T.Shimomura, M.Yamanaka
  • Journal Title: Physical Review D 73 Pages: 55009-55009
• [Journal Article] Signature of the Minimal Supersymmetric Standard Model with Right-Handed Neutrinos in Long Baseline Experiments (2005)
  • Author(s): T.Ota, J.Sato
  • Journal Title: Physical Review D 71 Pages: 96004-96004
• [Journal Article] Monoenergetic Neutrino Beam for Long-Baseline Experiments' (2005)
  • Author(s): J.Sato
  • Journal Title: Physical Review Letters 95 Pages: 131804-131804
• [Presentation] Possible solution to the Li-7 problem by the long lived stau (2007)
  • Author(s): Joe Sato
  • Organizer: The Seventh Particle Physics Phenomenology Workshop (PPP7)
  • Place of Presentation: National Taiwan University
  • Year and Date: 2007-06-07
• [Presentation] A solution to the Li-7 problem by the long lived stau (2007)
  • Author(s): Joe Sato
  • Organizer: UAE-CERN Workshop
  • Place of Presentation: Al Ain, UAE