2021 Fiscal Year Annual Research Report
Phenomenological study of new physics with neutrinos
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18K03653
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
安田 修 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (50183116)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニュートリノ振動 / フレーバー混合 / ステライルニュートリノ / ニュートリノ質量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
過去に報告されているLSND・MiniBooNE等の結果はニュートリノ(ν)のフレーバーが変換している現象と考えられるが、これらをν振動の仮説で説明しようとすると、標準的な３世代のν混合では説明出来ず、弱い相互作用すらしないステライルニュートリノ(ν(s))と呼ばれる粒子を導入しなければならないことが知られている。最近では、ν(μ)→ν(e)(ν(μ)-bar→ν(e)-bar)と解釈されるLSND・MiniBooNEの結果は、ν(e)→ν(e)とν(μ)→ν(μ)に対する他の否定的結果から推論されるν(μ)→ν(e)の確率の上限値よりも高い値を必要とするため、ν(s)振動の仮説で説明することには無理があると考えられるようになっている。一方、ν(e)-bar→ν(e)-barの原子炉ν異常に関してはν(s)振動の仮説がまだ否定される段階には至っていない。ν振動の小さな混合角の兆候をとらえるには、MSW効果と呼ばれる、物質による混合角の増幅現象を用いるのが有利である。ν(s)振動を示唆する実験結果はその質量自乗差が標準的な３世代の枠組みの値よりも大きいため、物質効果による混合角の増幅を起こすためには1TeV以上の高エネルギー領域のνの観測が必要となる。本研究では、νの観測施設であるIceCubeの拡張版を想定して高エネルギー大気ν・宇宙νのうちのν(e)成分に着目し、ν(e)がν振動に関与すれば、ν(e)のエネルギースペクトルにへこみが観測されるはずであることからν(e)の混合角であるθ(14)に制限が付けられることを指摘した。高エネルギー領域の大気νのν(e)のフラックスと宇宙νのフラックスは非常に小さいため、現在のIceCubeの10倍以上の体積の観測施設が必要となるが、その感度は短基線原子炉νによる制限よりも良くなることが示された。
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