スカラーセクターとフレーバー構造から探るニュートリノ質量起源

• Project Area: Unification and Development of the Neutrino Science Frontier
• Project/Area Number: 16H00864
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 青木 真由美 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (70425601)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 素粒子論

Outline of Annual Research Achievements

ニュートリノは微小な質量を持っているが、標準模型の枠内では質量を持つことができず、拡張模型を考える必要がある。ニュートリノに質量を持たせる機構の一つとしてシーソー機構が知られているが、特に、ニュートリノ質量を輻射補正によって生成する輻射シーソー模型では、標準模型に含まれるヒッグス場の他に新たなスカラー場が導入されることが多い。
本研究では、２つのSU(2)シングレットスカラー場と３世代の右巻きニュートリノを含む輻射シーソー模型について研究を行った。模型には２つのZ_2離散対称性が課されており、それにより新粒子のうち最低２つの中性粒子が暗黒物質候補となりうる。ここでは特に、実スカラー粒子と複素スカラー粒子、最も軽い右巻きニュートリノの３種類の粒子が暗黒物質となる場合について議論した。ヒッグス粒子を介して標準模型粒子に対消滅をするスカラー暗黒物質については、近年の直接探索実験により、質量や相互作用の大きさにますます厳しい制限が課せられている。本研究では、こうした暗黒物質の実験やレプトンフレーバーの破れを探る実験などに矛盾せずに、暗黒物質の残存量やニュートリノ質量が説明できる可能性があることを示した。さらに、暗黒物質の将来の直接探索実験による検証可能性や、太陽に捕獲された暗黒物質の対消滅から生成されるニュートリノの検出可能性などについても議論を行った。その結果、複素スカラー暗黒物質については、将来の直接探索実験で検出される可能性があることなどが示された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Gravitational waves from hidden QCD phase transition (2017)
  • Author(s): Aoki Mayumi、Goto Hiromitsu、Kubo Jisuke
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 96 Issue: 7 Pages: 075045-075045
  • DOI: 10.1103/physrevd.96.075045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multicomponent Dark Matter in Radiative Seesaw Models (2017)
  • Author(s): Mayumi Aoki, Daiki Kaneko and Jisuke Kubo
  • Journal Title: Frontiers in Physics Volume: 5 Pages: 53-53
  • DOI: 10.3389/fphy.2017.00053
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Implications of Two-component Dark Matter Induced by Forbidden Channels and Thermal Freeze-out (2017)
  • Author(s): M. Aoki and T. Toma
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 1701 Issue: 01 Pages: 042-042
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2017/01/042
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Testing neutrino mass generation mechanisms from the lepton flavor violating decay of the Higgs boson (2016)
  • Author(s): M. Aoki, S. Kanemura, K. Sakurai and H. Sugiyama
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 763 Pages: 352-352
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.10.055
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 暗黒輻射を伴う輻射シーソー機構 (2018)
  • Author(s): 青木真由美、金子大毅、久保治輔
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 重力波による隠れた QCD セクターの検証可能性 (2017)
  • Author(s): 青木真由美、後藤弘光、久保治輔
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
• [Presentation] 複数の暗黒物質を伴う輻射シーソー機構 (2017)
  • Author(s): 青木真由美、 金子大毅、 久保治輔
  • Organizer: 日本物理学会北陸支部定例学術講演会
• [Presentation] Implication of Two Component DM Induced by Forbidden Channels and Thermal Freeze-out (2016)
  • Author(s): 青木真由美
  • Organizer: Focus Workshop on Particle Physics and Cosmology
  • Place of Presentation: Daejeon（Korea）
  • Year and Date: 2016-12-05
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] レプトンフレーバーを破るヒッグス粒子の崩壊とニュートリノ質量生成機構 (2016)
  • Author(s): 青木真由美、兼村晋哉、桜井亘大、杉山弘晃
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学（宮崎県・宮崎市）
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] 隠れたカイラル相転移起源の重力波 (2016)
  • Author(s): 青木真由美、後藤弘光、久保治輔
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学（宮崎県・宮崎市）
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Funded Workshop] the 23rd International Summer Institute on Phenomenology of Elementary Particles and Cosmology (2017)