Search of New Physics at the Planck Scale via Neutrino

• Project Area: Unification and Development of the Neutrino Science Frontier
• Project/Area Number: 16H00871
• 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: Shimane University
• Principal Investigator: 波場 直之 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (00293803)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 標準模型を超える新しい物理 / ニュートリノ / GUT / プランクスケール / インフレーション / 陽子崩壊 / 標準模型を超える物理 / ヒッグスポテンシャル / 右巻きニュートリノ / パリティの破れ / ユニタリティ / Multiple-point principle / CKMとPMNS / 古典的スケール不変性 / 電弱相転移 / 強結合ダイナミクス / シーソー機構 / ダークマター

Outline of Annual Research Achievements

素粒子の標準模型には、「何故、陽子と電子の電荷の絶対値が21桁以上の精度で等しいのか」などの重大な未解決な謎が存在し、それは、標準模型の背後に新しい物理理論の存在を示唆する。本研究では、ニュートリノを手がかりに新しい物理理論の解明を目指した。今年度は、新しい物理として大統一理論を考え、大統一理論が予言する核子崩壊について、大統一理論に基づく広汎な素粒子模型において、陽子寿命の上限を導出することに取り組んだ。特に、超対称性を持たない大統一理論の模型で、かつ「標準模型ゲージ群に分解されたマルチプレット」のうち一つか二つが将来の高エネルギー実験で観測可能である質量を持ち、更に、SU(5)ゲージ群が大統一のエネルギー・スケール以上で、漸近的自由性を持つものに関して、陽子寿命の上限を導出することを目指した。数値解析の結果、特異的に軽い「標準模型ゲージ群に分解されたマルチプレット」の選び方によっては、ハイパーカミオカンデ実験での検証が可能な陽子寿命の上限が得られることを示した。
また、初期宇宙に起きたことがほぼ確実なインフレーションに関連して、右巻きニュートリノの超対称粒子であるスニュートリノ２つが、インフラトンとカーバトンとして働く可能性について調べた。ニュートリノのディラック湯川相互作用は、ニュートリノの極微質量差とスニュートリノの崩壊幅に関係するので、local non-Gaussianityに関する予言を得た。この場合について、宇宙観測からスニュートリノ質量への制限を得た。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Alabama(米国)
• [Int'l Joint Research] アラバマ大学(米国)
• [Int'l Joint Research] ダラム大学(英国)
• [Journal Article] Proton lifetime upper bound in non-SUSY SU(5) GUT (2019)
  • Author(s): Haba Naoyuki、Mimura Yukihiro、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 99 Issue: 7 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevd.99.075018
  • NAID: 130008153598
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sneutrinos as mixed inflaton and curvaton (2018)
  • Author(s): Haba Naoyuki、Takahashi Tomo、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 2018 Issue: 06 Pages: 11-11
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2018/06/011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct CP violation in Cabibbo-favored charmed meson decays and ε′/ε in SU(2)L × SU(2)R × U(1)B-L model (2018)
  • Author(s): Haba Naoyuki、Umeeda Hiroyuki、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 2018 Issue: 10
  • DOI: 10.1007/jhep10(2018)006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Semialigned two Higgs doublet model (2018)
  • Author(s): Haba Naoyuki、Umeeda Hiroyuki、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 97 Issue: 3 Pages: 55018-55018
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.035004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prediction on neutrino Dirac and Majorana phases and absolute mass scale from the CKM matrix (2018)
  • Author(s): Haba Naoyuki、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 97 Issue: 5
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.055018
  • NAID: 130007736893
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] epsilon'/epsilon Anomaly and Neutron EDM in SU(2)L x SU(2)R x U(1)(B-L) model with Charge Symmetry (2018)
  • Author(s): N. Haba, H. Umeeda and T. Yamada
  • Journal Title: JHEP Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiple-point principle with a scalar singlet extension of the Standard Model (2017)
  • Author(s): Naoyuki Haba, Hiroyuki Ishida, Nobuchika Okada, Yuya Yamaguchi
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2017_01_013B03 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw186
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Strong dynamics in a classically scale invariant extension of the standard model with a flat potential (2017)
  • Author(s): Haba Naoyuki、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 95 Issue: 11 Pages: 1-22
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.115016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiple-point principle realized with strong dynamics (2017)
  • Author(s): Haba Naoyuki、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 95 Issue: 11 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.115015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heavy neutrino mixing in the T2HK, the T2HKK and an extension of the T2HK with a detector at Oki Islands (2017)
  • Author(s): Abe Yugo、Asano Yusuke、Haba Naoyuki、Yamada Toshifumi
  • Journal Title: The European Physical Journal C Volume: 77 Issue: 12
  • DOI: 10.1140/epjc/s10052-017-5294-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Gravitational Waves from Inverse Electroweak Phase Transition (2019)
  • Author(s): 波場直之, 山田敏史
  • Organizer: 日本物理学会2019年年次大会
• [Presentation] Proton decay prediction from a gauge-Higgs unification scenario in five dimensions (2018)
  • Author(s): 波場直之, 岡田宣親, 山田敏史
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] Neutron EDM and ε'/ε in SU(2)L × SU(2)R × U(1)B-L model with charge symmetry (2018)
  • Author(s): 波場直之, 梅枝宏之, 山田敏史
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] Prediction on neutrino Dirac and Majorana phases and absolute mass scale from the CKM Matrix (2018)
  • Author(s): 波場直之, 山田敏史
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] CKM phenomenology in the presence of flavor changing neutral Higgs (2018)
  • Author(s): 波場直之, 梅枝宏之, 山田敏史
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] Well-tempered Bino-Wino dark matter and proton decay (2018)
  • Author(s): 山田敏史, 波場直之, 岡田宣親
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] Heavy neutrino mixing in the T2HK, T2HKK, and an extension of the T2HK with an Oki detector (2018)
  • Author(s): 朝野佑亮, 阿部裕悟, 波場直之, 山田敏史
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] Model of a sneutrino inflaton and a sneutrino curvaton (2017)
  • Author(s): 山田敏史, 波場直之, 高橋智
  • Organizer: 日本物理学会2017年春季大会
• [Presentation] Researching atmospheric tau neutrinos with LArTPC (2017)
  • Author(s): 朝野佑亮, 波場直之, 山田敏史
  • Organizer: 日本物理学会2017年春季大会
• [Presentation] Classically scale invariant extension of the Standard Model and strong dynamics (2017)
  • Author(s): 山田敏史, 波場直之
  • Organizer: 日本物理学会2017年春季大会
• [Presentation] Phenomenology of neutrinophilic two Higgs doublet models (2017)
  • Author(s): 山田敏史, 波場直之, Weiland Cedric
  • Organizer: 日本物理学会2017年春季大会
• [Remarks] ニュートリノが切り開くプランクスケールに存在する新しい物理
  • URL: http://www.phys.shimane-u.ac.jp/haba_lab/kenkyuuhi06.html
• [Remarks] ニュートリノが切り開くプランクスケールに存在する新しい物理
  • URL: http://www.phys.shimane-u.ac.jp/haba_lab/kenkyuuhi06