2016 Fiscal Year Annual Research Report
大統一理論におけるＣＰ対称性の破れと素粒子の世代構造の探求
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16J05332
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
清水 勇介 広島大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | ニュートリノ現象論 / フレーバー物理 / 非可換離散対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
素粒子標準模型ではニュートリノの質量と世代間混合を自然に説明することができない。しかし、ニュートリノ振動実験の結果、ニュートリノには質量があり、2つの大きな世代間混合があることが分かった。また、近年のニュートリノ振動の精密測定により、レプトンの第一世代と第三世代の間の混合角や、CP対称性の破れの大きさなども解明されつつある。そこで、非可換離散対称性を導入することにより、ニュートリノの質量階層性とレプトンの世代間混合を自然に説明する模型を提案・解析してきた。
平成28年度から現在まで、5編の論文が国際雑誌に掲載された。これらの論文での中心的な研究は、レプトンセクターに非可換離散対称性A4を導入することにより、レプトンセクターの世代構造と粒子・反粒子の非対称性の起源に迫るCP対称性の破れの大きさやニュートリノのマヨラナ性を確かめるニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の有効質量などの予言をしたことである。また、2回の国際会議（NuFact2016とFLASY2016）に招待され、これまでの研究の成果を発表した。国内では広島大学素粒子論研究室が主催している瀬戸内Summer Institute 2016や、全国の素粒子物理学の現象論の研究者が一堂に会する素粒子物理学の進展2016、日本物理学会秋季大会、現象論の中でも特に素粒子の世代構造やBの物理などフレーバー物理に特化した、Flavor Physics Workshop 2016に参加し、口頭発表を行った。さらに、広島大学着任後にCORE-Uと呼ばれる宇宙・素粒子関係の研究を統合し、初期宇宙、超高密度天体、宇宙高エネルギー現象など、極限物理状態の宇宙や天体現象について包括的な研究を行っている研究グループでセミナーを行った。また、島根大学素粒子論研究室からセミナーの依頼を受け、フレーバー対称性とその検証というタイトルで講演を行った。
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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
平成28年度では、LHCやニュートリノ精密測定実験のデータを収集し、これまでのクォーク・レプトンの模型の整理・再解析を行い、非可換離散対称性を用いてGUTの枠組みで、クォーク・レプトンの質量階層性と世代混合を統一的に説明する模型を構築することを目標としていた。進行状況は以下の通りである。まず、非可換離散対称性A4に基づくニュートリノの質量スペクトル、世代間混合、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊、CP対称性の破れを解析してきた。その結果、複数の異なる真空が存在することを見つけ、それぞれの真空において上記の観測量を計算し、異なる真空ごとにどのように現象論的な違いが表れるのかを明らかにした。これらのことをまとめ、現在論文を執筆中である。また、低エネルギーにおけるニュートリノ振動実験の観測量に基づくシーソー模型のパラメーターの再構成を行ってきた。その結果、数値計算により、ニュートリノ振動実験等に関する観測値を基にシーソー模型のパラメーターに制限をかけることができた。さらに、B中間子のFCNC過程における新物理の効果の研究を進めている。新物理の特定のモデル（主にvector likeクォークを導入した模型）による研究とモデルに依らない研究の両面から研究を行ってきた。
平成28年度からこれまで、レプトン・クォークのフレーバー物理を研究してきた。上述の結果が得られ、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度に引き続きフレーバー模型の詳細を検討する。非可換離散対称性による世代構造の探求と実験による検証を進め、暗黒物質の候補や陽子崩壊等を検討する。具体的には、平成28年度に得られたフレーバー模型から、超対称大統一模型に拡張することを検討する。超対称粒子の世代構造を解析し、フレーバーが変化する中性カレントの過程を抑制する機構を検討する。また、フレーバー模型の解析、特にスカラー場のポテンシャル解析から、複数の真空があることが新たに判明した。一般に、離散対称性が自発的に破れると宇宙にドメインウォールができることが知られている。ドメインウォールは宇宙の構造形成に問題が生じることが知られているので、これらの複数の真空の詳細を解析することにより、宇宙のドメインウォール問題に取り組む。さらに、非可換離散対称性があると、非可換離散群の電荷によって、崩壊が禁止される場合があるため、超対称粒子以外に暗黒物質の候補が現れる。この非可換離散対称性の特徴を用いて、暗黒物質の候補を検討する。この研究はスペインのバレンシアのIFIC研究所のJ.W.F.Valle教授が第一人者であるため、国際共同研究として進める。
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