ニュートリノ実験によるMeVスケール領域の新物理の探索

• 研究課題/領域番号: 15K17654
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 下村 崇 宮崎大学, 教育学部, 准教授 (00447278)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 軽いゲージ粒子 / 暗黒物質 / ニュートリノの質量の起源 / Belle-II実験 / 暗黒物質探索実験 / ニュートリノの質量 / ミュー粒子の異常磁気能率 / Belle実験 / ニュートリノ実験 / 宇宙ニュートリノ

研究成果の概要

近年の宇宙ニュートリノ観測および原子核崩壊実験からMeV程度の軽い質量を持つゲージ粒子の存在が示唆された。この様な軽いゲージ粒子は素粒子物理学の標準模型には存在しないため、新たな素粒子と考えられる。

本研究ではこの軽いゲージ粒子を加速器実験や暗黒物質探索から検証するための理論的解析を行った。具体的には実験で検証するためにはどの反応に着目すべきかを示し、その反応から検証可能なパラメーター領域を明らかにした。これにより将来の実験結果をもとに軽いゲージ粒子の存在を検証できる様にした。

研究成果

• [国際共同研究] Korea Inst. Advanced Study(韓国)
• [雑誌論文] Atomki anomaly and dark matter in a radiative seesaw model with gauged B－L symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Seto, Takashi Shimomura
  • 雑誌名: Phys.Rev. D 巻: 95 号: 9 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.095032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relaxion window (2017)
  • 著者名/発表者名: 浦川優子、小林達夫、瀬戸治、下村崇
  • 雑誌名: Modern Physics Letters A 巻: 32 号: 27 ページ: 1750142-1750142
  • DOI: 10.1142/s0217732317501425
  • NAID: 120006504386
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Solution to Lithium Problem by Long-Lived Stau (2017)
  • 著者名/発表者名: Joe Sato, Takashi Shimomura, Masato Yamanaka
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics 巻: E26 号: 08 ページ: 1741005-1741005
  • DOI: 10.1142/s0218301317410051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detecting the L μ － L τ gauge boson at Belle II (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Araki, Shihori Hoshino, Toshihiko Ota, Joe Sato, and Takashi Shimomura
  • 雑誌名: Physical Review D D 巻: 95 ページ: 055006-055006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the possibility of search for Lμ－Lτ L μ L τ gauge boson at Belle-II and neutrino beam experiments (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kaneta and Takashi Shimomura
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MeV scale leptonic force for cosmic neutrino spectrum and muon anomalous magnetic moment (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Araki, Fumihiro Kaneko, Toshihiko Ota, Joe Sato, and Takashi Shimomura
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 1 ページ: 013014-013014
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.013014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phenomenology of NMSSM in TeV scale mirage mediation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei Hagimoto, Tatsuo Kobayashi, Hiroki Makino, Ken-ichi Okumura, Takashi Shimomura
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 02(2016) 号: 2 ページ: 089-089
  • DOI: 10.1007/jhep02(2016)089
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cosmic neutrino spectrum and the muon anomalous magnetic moment in the gauged Lμ－Lτ model (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Araki, Fumihiro Kaneko, Yasufumi Konishi, Toshihiko Ota, Joe Sato, Takashi Shimomura
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 91 号: 3 ページ: 037301-037301
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.037301
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Lμ - Lτゲージ対称性に伴うMeVスケールの軽いゲージ粒子の探索について (2017)
  • 著者名/発表者名: 金田佑哉
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪市 大阪市立大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Direct and indirect searches of light gauge boson in Lμ-Lτ symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kaneta
  • 学会等名: HPNP2017 - The 3rd Toyama International Workshop on "Higgs as a Probe of New Physics 2017"
  • 発表場所: 富山県富山市 富山大学
  • 年月日: 2017-03-01
  • 国際学会
• [学会発表] A search for a light Lμ－Lτ gauge boson at Belle-II¶ 2h (2017)
  • 著者名/発表者名: Shihori Hoshino
  • 学会等名: HPNP2017 - The 3rd Toyama International Workshop on "Higgs as a Probe of New Physics 2017"
  • 発表場所: 富山県富山市 富山大学
  • 年月日: 2017-03-01
  • 国際学会
• [学会発表] A search for a light Lμ－Lτ gauge boson at Belle-II through radiatively induced kinetic mixing (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Araki
  • 学会等名: KEK-PH 2017
  • 発表場所: 茨城県つくば市 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2017-02-14
  • 国際学会
• [学会発表] Direct and indirect searches of MeV scale gauge boson in Lμ－Lτ symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kaneta
  • 学会等名: KEK-PH 2017
  • 発表場所: 茨城県つくば市 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2017-02-14
  • 国際学会
• [学会発表] Search for Lmu-Ltau gauge boson at Belle-II (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimomura
  • 学会等名: New Higgs Working Group, 20th regular meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Atomki anomaly and dark matter in a radiative seesaw model with gauged B－L symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: 下村崇
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Search for Lmu-Ltau gauge boson at Belle II (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimomura
  • 学会等名: Flavor physics workshop 2017
• [学会発表] Atomki anomaly and dark matter in a radiative seesaw model with gauged B-L symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimomura
  • 学会等名: 研究会「地上実験で検証可能な新物理」
• [学会発表] Neutrino Trident Production (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimomura
  • 学会等名: 第30回ニュートリノ研究会 「ニュートリノ相互作用の物理」
  • 発表場所: 千葉県柏市 東京大学宇宙線研究所
  • 招待講演
• [学会発表] Light right-handed neutrino WIMP motivated by Atomki anomalies (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Seto
  • 学会等名: 第30回ニュートリノ研究会 「ニュートリノ相互作用の物理」
  • 発表場所: 千葉県柏市 東京大学宇宙線研究所
• [学会発表] Minimal Lμ-Lτ型 相互作用に伴う軽いゲージボソンの検証可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 星野志穂里
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪市 大阪市立大学
• [学会発表] Direct and indirect searches of light gauge boson in Lμ-Lτ symmetry (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuya Kaneta
  • 学会等名: The international workshop on future potential of high intensity accelerators for particle and nuclear physics
  • 発表場所: 茨城県東海村 J-PARC
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] Light gauge boson and neutrino trident production process (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimomura
  • 学会等名: 新学術領域研究会「ニュートリノフロンティアの融合と進化」
  • 発表場所: 石川県加賀市 山代温泉ゆのくに天祥
  • 年月日: 2016-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Detection Possibility of Lμ-Lτ gauge boson (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimomura
  • 学会等名: 新学術領域研究会「ニュートリノフロンティアの融合と進化」
  • 発表場所: 石川県加賀市 山代温泉ゆのくに天祥
  • 年月日: 2016-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] ニュートリノ三重生成過程を用いたLμ- Lτ模型への制限 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金田佑哉
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Mind the Gap on Icecube (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Ota
  • 学会等名: Beyond the Standard Model in Okinawa 2016
  • 発表場所: Okinawa Institute of Technology
  • 年月日: 2016-03-01
  • 国際学会