ニュートリノ振動現象とそれを説明する模型とその帰結

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14740168
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 佐藤 丈 埼玉大学, 理学部, 助教授 (60322294)
• Keywords: ニュートリノ質量 / Opera実験 / CPの破れ / Lepton Flavor Violation / New Interaction

Research Abstract

神岡やその他の実験で見つかった大気ニュートリノ異常や太陽ニュートリノ欠損はニュートリノ振動でよく説明できることが知られている。そしてそれはレプトンフレーバー数の破れを意味している。したがってそのための模型を考えると、レプトンフレーバーを破るような相互作用が必要になる。ある種の模型ではその効果が、タウ粒子やミューオンなどの荷電レプトンが崩壊する過程においてレプトンフレーバーを破る稀崩壊として現れることが知られていて、それを見るための様々な実験が動こうとしている。
本研究では、同じような影響がニュートリノ振動実験にも現れうると考え、その影響がどう実験で見えるかを論じた。
まず、このような影響が実験のどういう過程で入ってくるかを考えて、どのようにパラメタ化すればいいのかを論じた。このようにして、振動確率がどのような変更を受けるかを計算できるようにし、そこに現れるパラメタに対して、ニュートリノ工場や次世代のスーパービーム型の実験など将来的に考えられている実験で、どれくらいの大きさまでの新しい相互作用の影響なら観測に掛るかを論じた。その結果、荷電レプトンによるレプトンフレーバーの破れが近い将来観測にかかるようであれば、それらの実験でも新しい相互作用の影響が観測される場合が非常に多くあることが分かった。
さらに、現在までに分かっているニュートリノに関する実験を説明する模型では、タウ粒子とミュー粒子の間のフレーバー混合が大きくなる。このことを考慮すると、新しい相互作用は大きなミュー型とタウ型間の遷移を引き起こすことが期待される。このような考察を元に、特にこの間の遷移について考察した。具体的には近い将来行われることが確定しているOPERA実験などでどれくらい感度があるかを調べた。その結果として、それらの実験では、現在他の実験からついている制限と同程度の感度があることがわかった。

Research Products

• [Publications] Toshihiko Ota: "Oscillation Enhanced Search for New Interaction with Neutrinos"Physical Review. D65. 093015 (2002)
• [Publications] Toshihiko Ota: "Can ICARUS and OPERA Give Information on a New Physics?"Phisics Letters. B545. 367-372 (2002)
• [Publications] Joe Sato: "Oscillation Enhanced Search for New Interaction with Neutrinos"Nuclear Physics Proceedings of Suppllement. 111. 152-157 (2002)
• [Publications] Toshihiko Ota: "Yet another correlation in the analysis of CP violation using a neutrino oscillation experiment"Physical Review. D67. 053003 (2003)
• [Publications] Y.Suzuki: "Neutrino Oscillations and their Origin"World Scientific. 386 (2002)