New View of Particle Physics from Neutrinos and Phenomena Beyond the Standard Model

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos
• Project/Area Number: 18H05543
• 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: Kyushu University (2019-2023); Kyoto University (2018)
• Principal Investigator: TSUMURA Koji 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40648101)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下村 崇 宮崎大学, 教育学部, 准教授 (00447278) ; 安田 修 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (50183116) ; 杉山 弘晃 富山県立大学, 工学部, 准教授 (50548724) ; 佐藤 丈 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60322294)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: ニュートリノ / CPの破れ / 質量の起源 / 対称性 / 暗黒物質

Outline of Final Research Achievements

Performing the detailed analysis of neutrino oscillation, we showed that the degeneracy of the mass hierarchy, θ23, CP phase δ, and non-standard interactions can be determined. In the search for lepton flavor breaking, we found that the angular distribution of the emitted electrons can be used to determine the shape of the interaction. The process with the lepton and baryon number violations is shown to occur at observable levels that are consistent with other experiments, depending on the symmetry of the theory at high energies. By taking the systematic approach for neutrino mass models in terms of new particle interactions, a new mass model for the Dirac neutrino, which has not received much attention, is discovered.

Free Research Field

素粒子論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ニュートリノの関わる素粒子の現象論的研究から各種の素粒子実験・宇宙観測のインパクトの最大化に貢献した。特に精密なニュートリノパラメタの決定や、新物理の探索能力の向上に寄与した。荷電レプトンフレーバーの破れの研究により精密測定されたニュートリノ質量と混合角、CPの破れが示唆する新物理が持つ対称性の理解が進んだ。また多様なニュートリノ模型を考案することで、新しい視点で新物理模型を構築することが可能になった。さらにバリオン数とレプトン数の非保存の研究や新奇現象の解析から新物理とその現象論的予言の関係を明らかにし、模型の実験による検証が可能になった。