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2022 Fiscal Year Research-status Report

Phenomenological study of physics beyond the Standard Model by neutrinos

Research Project

Project/Area Number 21K03578
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) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsニュートリノ振動 / フレーバー混合 / ニュートリノ質量 / ステライルニュートリノ
Outline of Annual Research Achievements

現在建設中である日本のT2HK実験とアメリカのDUNE実験では、CP位相が決定されると期待されている。一方、これまでの解析では地球密度の不定性は考慮されて来なかったが、CP位相を精度良く測定するには、地球物質密度の不定性がCP位相の測定にどれだけ影響するかも考慮する必要が出てくる時代になってきた。特に基線長の長いDUNE実験では、物質効果が大きく影響するため、地球密度不定性を考慮することが必要である。地球の物質密度の不定性については、地球物理の研究者Geller-Hara(2001年)によって、5%程度が妥当であると議論されているが、この研究では密度の不定性が悲観的な場合も含めて、0%、5%、10%の場合にCP位相の測定値の精度について調べた。その結果、基線長の長いDUNEでは、物質効果が比較的大きいため、無視出来ない効果が存在することがわかった。
研究代表者による昨年の研究により、(3+1)-スキームで新たに現れる混合角θ(41)、θ(42)、θ(43)のうち、(i) θ(41)≠0、θ(42)=θ(43)=0の場合と(ii) θ(41)=0、θ(42)≠0、θ(43)≠0の場合に、それぞれ2種類間の混合の問題に帰着することが示され、解析的なニュートリノ振動確率の解析的表式が与えられている。一方、LSND実験とMiniBooNE実験の結果はθ(41)≠0、θ(42)≠0の場合に対応し、高エネルギーの場合でも物質中におけるニュートリノ振動の確率を解析的に表すことは難しいことが知られている。この研究では、θ(41)≠0、θ(42)≠0の場合に、それぞれの混合角が小さいと仮定し、混合角に関する摂動論で解析的表式を与えた。その結果、ニュートリノモードではν(e)⇔ν(s)の混合角が増幅され、反ニュートリノモードでは反ν(μ)→反ν(s)の混合角が増幅されることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

1年目に始めた大気ニュートリノによる種々の非標準シナリオの検証のシミュレーションに関しては、技術的な問題が若干あり、まだ継続中である。

Strategy for Future Research Activity

3年目には大気ニュートリノによる種々の非標準シナリオの検証に関する研究を数値的に行う一方、高エネルギー領域における物質中のステライルニュートリノ振動確率の解析的表式についてより一般的な場合について研究する予定である。又、研究協力者のGhosh氏を招聘し、長基線実験の現象論に関する研究も進める予定である。

Causes of Carryover

2022年度も新型コロナの影響で海外の国際会議での発表が出来ず、外国旅費を使用することが出来なかった。2023年度はこれまでの分を挽回する予定である。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Effect of matter density in T2HK and DUNE2023

    • Author(s)
      Ghosh Monojit、Yasuda Osamu
    • Journal Title

      Nuclear Physics B

      Volume: 989 Pages: 116142~116142

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysb.2023.116142

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sterile neutrinos and non-standard interactions of neutrinos2023

    • Author(s)
      安田修
    • Organizer
      Kagoshima Workshop on Particles, Fields and Strings 2023
    • Invited
  • [Presentation] Synergy of HK & DUNE2022

    • Author(s)
      Osamu Yasuda
    • Organizer
      XXX International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino 2022)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Theoretical overview2022

    • Author(s)
      Osamu Yasuda
    • Organizer
      21st international workshop on Next Generation Nucleon Decay and Neutrino Detectors (NNN22)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ニュートリノ振動研究の現 状と研究用原子炉によるステライルニュートリノ探索の可能性2022

    • Author(s)
      安田修
    • Organizer
      研究用原子炉を用いた原子核素粒子物理学研究会
    • Invited
  • [Remarks] 基盤C「ニュートリノによる標準模型を超える物理の象論的研究」

    • URL

      http://musashi.phys.se.tmu.ac.jp/~yasuda/kibanc-2021/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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