Physics beyond the Standard Model and dark matter

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01898
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: ASAKA TAKEHIKO 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70419993)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 暗黒物質 / ニュートリノ / マヨラナ粒子

Outline of Final Research Achievements

Physics beyond the Standard Model (SM) is one of the most important subjects in particle physics. Especially, various astrophysical observations show that the SM cannot describe the history and the constituents of our Universe. In this project, we investigate the problem of dark matter in connection to the origin of neutrino masses confirmed by oscillation experiments. In particular, we consider the case when the right-handed neutrino, which can explain the non-zero masses of neutrinos, is the candidate of dark matter. This particle is so-called Majorana particle, being different from ordinary quarks and leptons, and the lepton number is violated in nature. We have discussed how to confirm this Majorana property by experiments.

Free Research Field

素粒子理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物質を構成する素粒子にはクォークとレプトンが存在する。これらの粒子はディラック粒子と呼ばれ、それぞれの粒子には質量と寿命は同じだが、電荷などが反対の反粒子が存在する。本研究で対象とした右巻きニュートリノは、粒子と反粒子が同一のマヨラナ粒子であり、これまでに実験的にその存在が確認されておらず、その探索に向けて様々な研究が進められている。本課題では、この自然界に存在する物質の根本的な性質に対する問いに答えるために、研究を進めた。特に、素粒子ニュートリノの質量獲得機構を説明する新しいマヨラナ粒子の実験的な探索に対して、重要な提言を行なった。理論研究ではあるが、実験分野にも大きな貢献を果たした。