2018 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
18H05542
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊部 昌宏 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (50599008)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡利 泰山 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (40451819)
石渡 弘治 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (40754271)
北野 龍一郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50543451)
永田 夏海 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60794328)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 統一模型 / ニュートリノ / 暗黒物質 / 物質反物質非対称性 / 弦理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は素粒子標準模型における未解決問題を解決する模型や大統一模型に対する新たなアイデアを提案し、ニュートリノ物理で探ることの出来る新物理の範囲を広げていくことにある。以下本年度の主な成果例を挙げる。
(1)２０１８年度の研究においてSU(3)xU(1)ゲージ模型に基づくシンプルな非対称暗黒物質模型を構成した。またSU(3)xU(1)対称性をSU(4)対称性に埋め込むことで非対称暗黒物質模型において重要な働きを持つ暗黒光子の光子との運動混合パラメータの大きさを自然に説明することができることを示した。(2)宇宙再加熱期におけるニュートリノ振動による物質反物質非対称性の起源を議論した。特にインフラトンがヒッグス粒子へ崩壊するシナリオでは物質反物質非対称性がニュートリノ振動のPMNS行列のCP位相で決定されるため、シナリオが低エネルギーニュートリノ実験によって検証可能であることを示した。(3)純粋重力伝搬型超対称標準模型は素粒子標準模型を超える有力な超対称模型と期待されている。本年度の研究で最小SU(5)超対称統一模型における統一エネルギースケールよりも高いエネルギー領域の物理からの純粋重力伝搬型への影響を考察した。その結果例えばSU(5)対称性を破るヒッグスとの高次数相互作用によってSU(5)対称性の破れに伴う重いゲージ粒子の質量が減少し、統一模型が予言する陽子崩壊がハイパーカミオカンデ実験等で検証可能になり得ることを示した。(4)新たな近似的対称性の破れに伴う南部ゴールドストーン粒子 (NGB) は暗黒物質の候補となり得る。本年度の研究で拡張されたヒッグスセクターから生じる NGB が暗黒物質となる模型における直接探索実験の可能性を精査し、将来の暗黒物質探索実験による検証が重要となるパラメータ領域があることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は素粒子標準模型における未解決問題である暗黒物質、物質反物質非対称性の起源、強い相互作用におけるCP対称性の破れなどに対し様々な新しい模型を提案した。特に低エネルギーのニュートリノ実験によって検証可能な物質反物質非対称性の起源の模型の提案は本研究計画が含まれる新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」全体に対する重要なインプットとなる成果といえる。またその他の新提案についても、今後引き続き検証可能性等を精査することで領域全体に対するインプットに繋げていけるため重要なステップといえる。また、本年度行われた超対称統一模型における陽子崩壊の再評価も領域全体に対する重要なインプットを与えるもので重要な成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き新物理模型の提案を行う。またこれまでの新提案を発展させ、検証可能性や理論的側面をより詳細に研究する。これらの研究を通してニュートリノ物理に対する新たなインプットを与えていく。以下いくつかの研究計画を挙げる。
(1)暗黒物質模型に様々な様相で現れる暗黒光子の検証可能性や未解明な理論的側面などの研究を進める。
(2)フレーバー依存するゲージ対称性とニュートリノ振動およびレプトジェネシス機構との整合性の研究を進める。
(3)大統一模型で期待されているモノポールと陽子との相互作用に関する研究を行い実験的検証可能性を精査する。
(4)超弦理論のモジュラー不変性が低エネルギー有効理論のスペクトルに非自明な制限をもたらすというアイディアを追求する研究を行う。
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