2019 Fiscal Year Research-status Report
地上実験による宇宙暗黒物質と宇宙バリオン数の起源解明
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17K05410
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
淺賀 岳彦 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70419993)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 宇宙バリオン数 / 中性子・反中性子振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
標準模型では宇宙暗黒物質、および宇宙バリオン数の起源などの宇宙論的な問題を説明することができない。また、様々なニュートリノ振動実験から、ニュートリノが極微の質量を持つことが判明した。この質量起源も標準模型では説明できない。これらの問題を解決する新しい理論的な枠組みを解明することが現在素粒子物理学において重要な課題となっている。
今年度の研究では、特に宇宙バリオン数の起源について探究し、これまでにない宇宙物質・反物質の非対称性の生成機構を新たに見出した。これまでの多くの生成機構では、最初に右巻きニュートリノのダイナミクスによりレプトン数を生成し、それを宇宙バリオン数に転換する方法が考えられてきた。我々は、直接バリオン数を生成する新機構を提案した。この方法の困難な点は、生成に必要なバリオン数を破る相互作用により陽子の安定性が壊されるために実験観測結果と矛盾してしまう点である。そこで我々は、陽子の安定性を保証するパリティ対称性を導入し、さらに質量次元９を持つバリオン数を破る相互作用による生成を検討した。インフレーション宇宙を引き起こすスカラー場などから生成されたクォークのフレーバー間振動を通じ、十分な宇宙バリオン数が生成されることを示した。この機構の特徴は、インフレーション宇宙後の再加熱温度が電弱スケールより低くても働く点であり、多くの素粒子模型の枠組みの中で機能する生成機構である。また、この機構は、高エネルギー加速器実験などでの特徴的な反応や中性子・反中性子振動実験などで検証可能性がある点でも興味深い。
この成果は論文にまとめ、査読付き雑誌に投稿し、現在審査中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度の研究では、特に宇宙バリオン数の起源について探究し、これまでにない宇宙物質・反物質の非対称性の生成機構を新たに見出したことで、研究に大きな進捗があった。特に、高エネルギー加速器実験だけでなく中性子・反中性子振動実験など多様な実験で鑑賞可能性をもつ機構が提案できたことは、素粒子物理の理論面だけでなく、実験面でも大きな寄与を果たした。
一方、研究成果を令和元年１２月にarXivにて発表し査読付き雑誌に投稿したが、審査が長引き、まだ受理の連絡が届いていない。さらに、令和元年度の年度末における新型コロナ感染症拡大防止への対策から、日本物理学会を含め国内外の研究会議が中止となり、今年度得られた研究成果を発表する機会が失われた。そこで、令和２年度への繰越申請をし認められることとなった。
以上の理由から、令和元年度の研究進捗状況については、「やや遅れている。」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方針については、繰越申請の際に述べた通り、令和元年度に得られた研究成果を発信することを予定する。国内研究機関における学会等やセミナーにおいて我々が新しく発見した宇宙バリオン数の生成機構について報告する。また、次年度は最終年度となるため、これまでの研究成果を総括し、本研究課題が目指した、宇宙物理の問題やニュートリノ質量期限を説明する新しい素粒子理論の構築に取り組む。
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| Causes of Carryover |
令和元年度の年度末における新型コロナ感染症拡大防止への対応から、当初予定していた日本物理学会や研究会議が中止となり、成果発表のための出張旅費が執行できなくなったため、次年度の使用額が生じた。
今年度については、成果発表のための会議への参加のために助成金を使用する。また、実地による会議開催が難しく、オンライン研究会等に参加する際には、遠隔での研究発表をするための機器に予算を執行する。
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Research Products
(3 results)
