2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K03860
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
瀬戸 治 北海道大学, 高等教育推進機構, 特任准教授 (40547741)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 重力波 / 相転移 / 右巻きニュートリノ / 暗黒物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では、初期宇宙で起こった右巻きニュートリノに質量を生成する真空の相転移により生成される重力波観測を通じて重い右巻きニュートリノの質量起源となる高エネルギー領域でのニュートリノの相互作用に迫る。
先行研究では最も有望な素粒子模型であるバリオン数とレプトン数の差（B－L）をゲージ化した模型のスカラーポテンシャルにおける偽真空と真の真空との間にポテンシャル障壁を形成するためにヒッグス場を２種類導入したが、本年度は、１種類のヒッグス場のみからなる系でゲージ相互作用による輻射補正の効果のみで大振幅の重力波を生成するのに必要な強い一次相転移が実現できる場合について、これが実現できるヒッグス場の結合定数の範囲を同定し、また、予言される重力波のスペクトルとそのパラメーター依存性を明らかにした。この相転移によって誘起される宇宙背景重力波が DECIGO や Cosmic Explorer 等の将来実験によって検出可能であることも明らかにした。
B－L模型でヒッグス場が２種類ある場合について、ニュートリノ質量を生成することのみを目的とするなら、そのうち一つのヒッグス場のみが真空期待値を取れは十分であることから、他方のヒッグス場が真空期待値を展開せず暗黒物質候補となる。暗黒物質の宇宙における残存量、暗黒物質の直接および間接検出実験からの全ての制限を満たすパラメーター領域を明らかにしたが、実際には LHC 実験による中性ゲージ粒子に関する制限が厳ししく、ゲージ粒子の共鳴により暗黒物質が対消滅する非常に限られた場合しか、実験と整合的でないことが分かった。
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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
ヒッグス場を１種のみ含む最小な模型における重力波生成を確認でき、また、LHCからの制限を更新出来たため。
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| Strategy for Future Research Activity |
右巻きニュートリノ質量について、重力波を通じて右巻きニュートリノの質量を測定する目的の為に、湯川結合定数を通じた有限温度量子補正の効果の多寡を評価する。
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| Causes of Carryover |
本科研費を使用して開催の国際会議は直前まで準備をしたが、新型コロナウイルス COVID-19 感染拡大により中止となり、開催費用の使用および自身の出張がなくなった為。次年度、代替となる研究発表の為の旅費として使用予定。
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