2021 Fiscal Year Annual Research Report
Genesis of all matters in the universe from right-handed neutrinos
Publicly Offered Research
| Project Area | Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics |
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| Project/Area Number |
20H05248
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横山 順一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50212303)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / インフレーション宇宙論 / バリオン非対称 / ダークエネルギー / ダークマター / レプトン非対称 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙のエネルギーを構成するダークエネルギー、ダークマター、バリオン、放射の全てを矛盾なく説明する理論を構築しました。具体的には、インフレーションとダークエネルギーを一つのスカラー場で説明するクイントエッセンスインフレーションモデルに階層的な質量を持つ３世代の右巻きニュートリノと、ニュートリノの自己相互作用を導く軽いスカラー場を導入し、その存在下で再加熱とレプトン非対称生成を解析しました。最も軽い右巻きニュートリノは、新しい軽いスカラー場の存在下でドデルソン・ウィドロー機構によって生成される暗黒物質候補となるため、これによってダークマターの起源が説明されます。次に軽い右巻きニュートリノは、インフレーション中のハッブルパラメタと同程度かつそれより小さな質量を想定するため、インフレーション後に重力粒子生成によって多数生成されます。そしてその崩壊時にレプトン非対称が生成されます。このとき、最も重い右巻きニュートリノは正味のレプトン非対称生成に必要となるCP対称性の破れをもたらす役割を果たします。この理論での宇宙再加熱の主要部分は、スカラー曲率との非最小結合によってインフレーション後に引き起こされるヒッグス場のスピノーダル不安定性によって説明され、それによってグラビトンの過剰生成とヒッグス場による曲率ゆらぎの過大生成が回避され、観測と整合的な宇宙進化が実現します。生成したレプトン非対称は電弱アノマリーによって一部バリオン非対称に転換され、宇宙のバリオンの起源が説明されます。こうして宇宙の全構成要素が整合的に説明可能となりました。このほか、本研究の前提となるインフレーション宇宙論が観測と整合性を持つために課される量子補正の条件を考察し、非ガウス性パラメタに非常に強い制限が課されることを見いだしました。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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