2020 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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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 | 素粒子論 / 宇宙論 |
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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)レプトンの磁気双極子モーメントの精密計算をコンピュータ上で自動的に実行する方法論を提案し、実際に可能であることを示した。また、ハドロンの世界に関する新しい提案も行い、 素粒子理論の枠組みに関する重要かつ有用な成果が得られた。 (2) 大統一理論における二重項三重項質量分離問題を解決するため，R-対称性を持つ Flipped SU(5)大統一模型を構築し，将来の陽子崩壊実験における検証可能性を議論した。また，Flipped SU(5)大統一理論に基づくインフレーション模型に関してその予言を系統的に調べレビュー論文として報告した。 (3)カイラルで電荷を持つフェルミオンは宇宙ひも上に超伝導をもたらすことが知られている。最近その超伝導電流によってループ状の宇宙ひもが安定化し暗黒物質の候補(Vorton)となり得る可能性が提案された。しかしながら本研究によって宇宙ひもが有限な幅を持つことを考慮すると宇宙ひもに閉じ込められたカイラルフェルミオンが外部粒子に崩壊するため Vorton の寿命が宇宙論的にはならないことを示した。 (4) 超共形対称性を背後にもつハイブリッドインフレーションの臨界点以下のダイナミクスを一般化した形式のもとで詳細に調べ、従来とは違った予言を与えることを見つけた。 (5) モジュラー不変な超弦理論のコンパクト化の低エネルギー有効場の理論であっても、Witten のSU(2) アノマリーは必ずしも消えないことを示した。弦理論の解に課すべき整合性の条件がまだほかにあることを意味する。
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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
本年度も素粒子標準模型における未解決問題である暗黒物質の模型や、ニュートリを含む大統一模型の新たな提案など宇宙論と対称性を繋ぐ様々な研究を推進した。またモジュラー不変な超弦理論の低エネルギー有効場の理論がアノマリーを持ち得ることは、弦理論の解にまだ知られていない課すべき整合性の条件が存在することを意味しており、量子重力まで含めた究極理論の構築にとって重要な示唆を与える成果と言える。また、上述の成果以外にも Xenon 1T 実験で示唆された電子反跳信号の超過の問題をニュートリノと相互作用する新しいスカラー粒子で説明する提案を宇宙論的考察から否定できることを示すなど多くの成果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き新物理模型の提案およびそれらの発展的な研究を行う。またこれまでの新提案を発展させ、検証可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. Lmu-Ltau ゲージ対称性はミュー中間子の異常磁気能率の標準模型と実験値の乖離をゲージ理論で説明する有力な新物理候補となっている。 Lmu-Ltau ゲージ対称性の破れの初期宇宙での様相を調べ、レプジェネシスなど物質・反 物質非対称性の起源との整合性について研究を行う。
2.超弦理論の痕跡ともいえるモジュラー対称性に的を絞り、ニュートリノセクターが及ぼす加速膨張宇宙への影響を調べる。その 結果をニュートリノセクターへフィードバックさせ、宇宙バリオン数生成に重要なCP位相を定量的に評価する。
3. 大統一理論における二重項・三重項分離問題の解の一つに，ヒッグス場が南部・ゴールドストーン場であるというシナリオのおける陽子寿命の予言を定量的に与える。
4. 電子やμ粒子の磁気双極子能率の理論計算には量子電気力学の高次の摂動計算が必須である。これまでファインマン図の評価による方法で 高精度の予言が得られているが、その評価には職人的な技術を要し、より高次の評価には新たな計算方法が望まれる。今年度は、コンピュータを用いた摂動計算法を確立し、その有用性を探る。
5. 引き続き超弦理論の真空に対する理論的制約条件がモジュラー不変性+共形不変性のみなのかという問題を追及する。
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