Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
ニュートリノ振動現象の発見により確立したゼロでないニュートリノ質量は、弱い相互作用をしない複数の不活性ニュートリノの存在を強く示唆する。そうした不活性ニュートリノの一つは、暗黒物質の候補になる。本研究では、不活性ニュートリノが非常に小さい結合定数でゲージ相互作用する場合について、物質の起源を同時に説明して我々の宇宙を整合的に記述できる理論を構築し、不活性ニュートリノ暗黒物質の近未来実験での検出可能性の評価と探査可能な理論パラメーター領域を解明する。
不活性ニュートリノは暗黒物質候補であるが、普通のニュートリノとの混合によるニュートリノ振動により暗黒物質を生成する最も単純な模型とシナリオでは、暗黒物質としての残存量を説明することは困難である。しかし、非常に弱く相互作用する中性ゲージ粒子を媒介粒子としてゲージ相互作用をする不活性ニュートリノは、生成過程においてニュートリノ振動を利用しない為この問題を回避出来、暗黒物質として必要な存在量を説明できる。本研究では、この模型の興味深いパラメーター領域を特定し、不活性ニュートリノ暗黒物質の近未来実験での検出可能性の評価を行うことを目的としている。U(1)B-L 模型についてフリーズイン機構でよって生成される暗黒物質の残存量の精密計算を行った。その結果、１）無視できるほど小さいと考えられていた生成過程が無視できない寄与をすること、２）非常に弱く相互作用する中性ゲージ粒子による暗黒輻射が過剰生成されない為の条件が先行研究での評価よりも厳しいこと、３）先行研究では非常に重いとして無視されてきた B-L を破るヒッグス粒子を軽い質量領域まで探査するパラメーター領域を拡げて解析したところ、B-L を破るヒッグス粒子媒介する過程が主要な寄与をし、さらに、結果が非自明にB-L を破るヒッグス粒子の質量に依存することを発見した。３）さらに、４）暖かい暗黒物質としての自由流減衰の最新の制限を考慮し、これらを取り入れて暗黒物質残存量のより正確な計算を行い整合的なパラメーター領域を明らかにした。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023 2022 2021 Other
All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 7 results, Open Access: 7 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results, Invited: 4 results)
Physical Review D
Volume: 106 Issue: 10 Pages: 103513-103513
10.1103/physrevd.106.103513
Volume: 106 Issue: 9 Pages: 95033-95033
10.1103/physrevd.106.095033
Volume: 105 Issue: 9 Pages: 95018-95018
10.1103/physrevd.105.095018
Volume: 105 Issue: 1 Pages: 015016-015016
10.1103/physrevd.105.015016
Progress of Theoretical and Experimental Physics
Volume: 2022 Issue: 3
10.1093/ptep/ptac029
Physics Letters B
Volume: 820 Pages: 136486-136486
10.1016/j.physletb.2021.136486
Volume: 104 Issue: 6 Pages: 063019-063019
10.1103/physrevd.104.063019
