Search for sterile neutrinos through precision measurements of tau lepton decays

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02175
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 相原 博昭 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60167773)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 素粒子実験 / Bファクトリー / タウレプトン / ニュートリノ

Outline of Annual Research Achievements

素粒子物理学の標準理論を超える理論として有力視されているモデルの一つに、標準理論のゲージグループ下ではチャージを持たないフェルミオン、ステライルニュートリノを導入するモデルがある。本研究では、KEKBファクトリーで得られたビッグデータを使ったタウレプトン崩壊の精密測定によって、ステライルニュートリノの探索を行っている。標準理論では、電弱カレントのLorentz structureは V－A 型をとる。レプトン崩壊のパラメータであるMichelパラメータを測定し、標準模型の期待値と比較することで、V－A 型以外の結合を持つ新物理の寄与を探索することができる。特に、τ－ → π－e+e－(およびmu+mu-)ντという稀崩壊の崩壊幅は、ステライルニュートリノの存在によって、標準理論の期待値を上回る可能性がある。2019年（令和元年）には、Belle実験で得られた約9億のタウ・反タウ対を含むビッグデータを用いて、データの解析を進め、この解析を完了し、博士論文及び査読付き学術雑誌に出版した。その後、この解析を応用して、標準理論では起こらない（レプトンフレーバー保存を破る）τ－ → π－e+mu－(およびmu+e-)ντ反応の探索を進めている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

コロナ禍により、Budker Institute of Nuclear Physics (BINP)との共同研究が大幅に阻害されたため。

Strategy for Future Research Activity

BINPの提案しているエンドキャップカロリーメータの要素技術開発は、ほぼ終了した。
今後、これまでの解析の取りまとめとカロリーメータの開発状況をまとめる。