Theoretical research on Nambu-Goldstone dark matter

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22349
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0203:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Toma Takashi 金沢大学, GS教育系, 助教 (60786325)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: 暗黒物質 / 直接検出 / 暗黒物質生成機構 / 模型構築 / 大統一理論 / ニュートリノ質量

Outline of Final Research Achievements

The present direct detection experiments provide a very strong bound on thermal dark matter. However, the pseudo-Nambu-Goldstone dark matter model naturally evades the strong bound. In this research, we have investigated theoretical extensions of the simplest pseudo-Nambu-Goldstone dark matter model, and its experimental detectability. In particular, we have found that the simplest original model can be embeded in the framework of grand unified theories and accommodated with the small neutrino mass generation mechanism. Furthermore, it is anticipated that this kind of extended models can be tested through future gamma-ray observations.

Free Research Field

天体素粒子物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

熱的暗黒物質は、1970年代から有力な暗黒物質候補として広く研究されてきた。しかし、近年の高精度な探索実験を用いても発見に至らないことから、熱的暗黒物質の有望性が徐々に薄まりつつあり、その他の暗黒物質候補の可能性も提案されている。当該研究で得られた熱的暗黒物質の一種である擬-南部ゴールドストーン暗黒物質についての知見は、将来暗黒物質探索実験をどのように推進していくべきかを判断する材料となることから学術的意義は大きい。