不活性ニュートリノ暗黒物質の間接検出可能性
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
21H00060
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
瀬戸 治 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40547741)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 不活性ニュートリノ / 暗黒物質 / ニュートリノ |
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| Outline of Research at the Start |
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。
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(21 results)
