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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Phenomenological study of new physics with neutrinos

Research Project

Project/Area Number 18K03653
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

安田 修  東京都立大学, 理学研究科, 教授 (50183116)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
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
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。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Search for sterile neutrinos by shower events at a future neutrino telescope2022

    • Author(s)
      Y. Wang, O. Yasuda
    • Journal Title

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      Volume: 2022 Pages: 023B04--1-29

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac010

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neutrino oscillation phenomenology and impact of Professor Masatoshi Koshiba2022

    • Author(s)
      O. Yasuda
    • Journal Title

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      Volume: 2022 Pages: -

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac056

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ニュートリノとマヨラナ粒子2022

    • Author(s)
      安田修
    • Journal Title

      数理科学

      Volume: 4月号 Pages: 14-20

  • [Journal Article] 書評「ニュートリノの物理学」2021

    • Author(s)
      安田修
    • Journal Title

      数理科学

      Volume: 11月号 Pages: 72-72

  • [Presentation] C02 Summary2022

    • Author(s)
      O. Yasuda
    • Organizer
      新学術領域研究「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会
  • [Presentation] Phenomenology of sterile neutrino oscillations at a future neutrino telescope2021

    • Author(s)
      Y. Wang, O. Yasuda
    • Organizer
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [Remarks] ニュートリノによる新物理の現象論的研究

    • URL

      http://musashi.phys.se.tmu.ac.jp/~yasuda/kibanc-2018/index.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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