research on GUT and generation structure via neutrino and proton decay
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
21H00076
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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 | Osaka Metropolitan University (2022)
Shimane University (2021) |
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Principal Investigator |
波場 直之 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (00293803)
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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 |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | ニュートリノ / 陽子崩壊 / 大統一理論 / 世代構造 / CP位相 |
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| Outline of Research at the Start |
素粒子の標準模型には「何故、ニュートリノの質量は、他のクォーク・レプトンに比べて遥かに小さいのか?」などの謎が存在する。これらの謎は標準模型を超える新しい物理の存在を示唆する。そこで新しい物理の解明を目指し、大統一理論に注目する。特にニュートリノの極微質量を可能なシーソー機構を内包する SO(10) GUTを中心に、ニュートリノ極微質量と陽子崩壊の相関を調べる。得られた相関により、ニュートリノ振動等の測定と陽子崩壊探索の組み合わせによる GUT の全容解明を目指す。さらに、GUT において統一される湯川結合行列の世代構造の解明につなげ、ニュートリノ実験を通じて検証可能な新たな予言を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
くりこみ可能なSUSY SO(10) GUTの枠組みで、クォーク・レプトン質量やCKM、PMNSをfine-tuning無しで再現できる最小setupである10、126、120表現Higgsを用いた模型について、dim5陽子崩壊が抑制される条件を求めることに成功した。さらに、ニュートリノの質量階層性について、順階層が予言されることを示した。また、タイプ１シーソー機構が働くときにレプトンセクターのCP位相やニュートリノの質量階層性などのニュートリノ物理と陽子崩壊の相関はほぼ無いことがわかった。
また、SUSY flipled SU(5)xU(1) GUTについても、最小setupの模型を構築し、陽子崩壊モードについて調査をおこなった。その結果、dim5陽子崩壊の部分巾がミニマルSU(5)の1万分の1程度に抑制されることがわかった。さらに、標準模型の湯川結合を正しく再現する条件から、dim5陽子崩壊において、「支配的なモードは p → K^+ nuである」、「p → pi+ nuの部分巾が、p → K^+ nuの10％から20%程度になる」、「フリーパラメータの値によっては、p → K^0 mu^+, p → K^0 e^+の部分巾が、p → K^+ nuの10%を超えることもある」ことを明らかにした。
また、クォーク・レプトンの世代構造について、ニュートリノは他のクォーク・レプトンに比べて非常に軽く、世代間の質量階層性が小さいという特徴がある。そこで、ニュートリノは世代間で質量がおおむね等しいという原理があると考え、ニュート リノ質量行列の各要素を、数学のランダム行列理論を用い解析した。その結果、3世代のニュートリノの質量の2乗差について、タイプ１シーソー機構の場合が実験と最も合うことを明らかにした。
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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
(11 results)
