ニュートリノ質量模型とレプトン数・フレーバーの破れた過程の関連

• Project Area: Unification and Development of the Neutrino Science Frontier
• Project/Area Number: 26105503
• 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: Saitama University
• Principal Investigator: 太田 俊彦 埼玉大学, 理工学研究科, 研究支援者 (20649652)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 素粒子論 / 素粒子実験 / ニュートリノ / 加速器 / 宇宙物理

Outline of Annual Research Achievements

レプトン数の破れた過程は、現在の宇宙における粒子・反粒子の非対称の原因解明に関わるため非常に重要であり、また素粒子標準理論を超え、それを包含するより本質的な枠組みの構築への手がかりともなり得る。レプトン数の破れを検証する有効な方法として、現在多くの実験で「無ニュートリノ二重ベータ崩壊過程」が探索されている。実験の主要な目的はニュートリノの質量項がレプトン数を破っているか否かの検証であるが、レプトン数を破る新物理からの寄与に対しても非常に高い感度を有しているという点に特に着目して研究を行っている。次世代実験の新物理に対する感度はテラ電子ボルトスケールであり、新物理探索に於いてLHC実験と相補的な役割を果たすことが期待できる。本研究は、無ニュートリノ二重ベータ崩壊過程に寄与する新物理の可能性を網羅的・系統的に調べ上げ、高エネルギー・スケールで実現される理論模型の構築ならびに峻別・特定に寄与することを主要な目的としている。本年度は、ニュートリノの媒介による増幅効果を含むレプトン数の破れた相互作用(質量次元7の有効相互作用)の起源を網羅的に調べ上げ、ニュートリノ質量との関係を明らかにする論文を上梓した。
IceCube実験は着々と高エネルギー宇宙ニュートリノ事象を蓄積し、より高統計なスペクトルを継続的に発表している。本研究では、そのスペクトルの特徴的な振る舞い(具体的にはあるエネルギー領域におけるイベント欠損)を説明する新レプトン相互作用を提案し、それがミューオン異常磁気能率の実験値と理論値のズレをも説明できることを示した。本年度は、宇宙ニュートリノのフラックスの計算を精密化し、高統計データを用いた新レプトン力の検証に備える論文をPhysical Review D誌に発表した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] MeV scale leptonic force for cosmic neutrino spectrum and muon anomalous magnetic moment (2016)
  • Author(s): Takeshi Araki, Fumihiro Kaneko, Toshihiko Ota, Joe Sato, and Takashi Shimomura
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 93 Issue: 1 Pages: 013014-013014
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.013014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Double beta decay and neutrino mass models (2015)
  • Author(s): J.C. Helo, M. Hirsch, T. Ota, and F.A. Pereira dos Santos
  • Journal Title: JHEP Volume: 1505, 092 Issue: 5 Pages: 1-40
  • DOI: 10.1007/jhep05(2015)092
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effective Field Theory Approach to b→sll(′), B→K(*)νν-bar and B→D(*)τν with Third Generation Couplings (2015)
  • Author(s): L. Calibbi, A. Crivellin, and T. Ota
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. Volume: 115, 181801 Issue: 18 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.181801
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cosmic neutrino spectrum and the muon anomalous magnetic moment in the gauged Lμ－Lτ model (2015)
  • Author(s): Takeshi Araki, Fumihiro Kaneko, Yasufumi Konishi, Toshihiko Ota, Joe Sato, Takashi Shimomura
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 91 Issue: 3 Pages: 037301-037301
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.037301
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] LHC tests of light neutralino dark matter without light sfermions (2014)
  • Author(s): Lorenzo Calibbi, Jonas M. Lindert, Toshihiko Ota, Yasutaka Takanishi
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 1411 Issue: 11 Pages: 106-128
  • DOI: 10.1007/jhep11(2014)106
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 企画公演「宇宙ニュートリノから探る新物理」 (2016)
  • Author(s): 太田俊彦
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-19
  • Invited
• [Presentation] Mind the Gap on IceCube (2015)
  • Author(s): Toshihiko Ota
  • Organizer: Crossroads of neutrino physics
  • Place of Presentation: Mainz University, Germany
  • Year and Date: 2015-07-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Mind the Gap on IceCube (2014)
  • Author(s): Toshihiko Ota
  • Organizer: 新学術領域「ニュートリノフロンティア」研究会
  • Place of Presentation: 富士カーム, 富士吉田市
  • Year and Date: 2014-12-21 – 2014-12-23
• [Presentation] Mind the Gap on IceCube (2014)
  • Author(s): Toshihiko Ota
  • Organizer: NuPhys 2014
  • Place of Presentation: University of London Queen Mary, UK
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [Presentation] Systematic decomposition of the neutrinoless double beta decay operator (2014)
  • Author(s): Toshihiko Ota
  • Organizer: Neutrino 2014
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-07