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軽いゲージ粒子をとおして探るニュートリノ質量と暗黒物質の起源

研究課題

研究課題/領域番号 18K03651
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
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) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード暗黒物質 / レプトンフレーバーの破れ / 軽い新粒子 / 暗黒光子 / フレーバー対称性 / フレーバーの破れ / 軽いゲージ粒子 / ニュートリノ質量と混合 / ダークマター / Atomkiアノマリー / ニュートリノ / ゲージ対称性 / 隠れた対称性 / ゲージ粒子
研究成果の概要

軽い不毛ニュートリノが暗黒物質である可能性について研究を行い、ニュートリノ観測実験で検証されうる事を明らかにした。また、不毛ニュートリノ暗黒物質の生成過程についても研究を行い、新たな生成過程の存在を明らかにした。さらにニュートリノ質量の生成に関連して生じ得るレプトンフレーバーの破れの検証可能性についても明らかにした。一方で非弾性的な相互作用によってのみ通常の物質と反応する暗黒物質を考え、将来実験での検証可能性を明らかにした。さらにモジュラーフレーバー対称性をもとにニュートリノの質量生成とレプトンフレーバーの破れの関係を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は暗黒物質とニュートリノの質量の起源について、これまでとは異なる軽い新粒子が関連する物理法則の現象論的可能性と将来実験による検証可能性を明らかにする研究の一環である。本研究の重要な成果の一つは、いくつかの解析はニュートリノ質量生成過程の代表的な模型を基にしているが、より多くの模型に適応できるよう一般化されたものであり、今後の実験で検証の足場となる研究であると考える。また別の重要な成果として将来の軽い粒子の探索実験として有望なFASER実験において感度領域を明示したことである。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] APCTP(韓国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Sichuan U.(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Sichuan University(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] KIAS(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Korea Institute of Advanced Study(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Korea Inst. Advanced Study(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The Forward Physics Facility at the High-Luminosity LHC2023

    • 著者名/発表者名
      Feng Jonathan L et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics

      巻: 50 号: 3 ページ: 030501-030501

    • DOI

      10.1088/1361-6471/ac865e

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for lepton flavor violating decay at FASER2023

    • 著者名/発表者名
      Araki Takeshi、Asai Kento、Otono Hidetoshi、Shimomura Takashi、Takubo Yosuke
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2023 号: 1

    • DOI

      10.1007/jhep01(2023)145

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inelastic dark matter from dark Higgs boson decays at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Li Jinmian、Nomura Takaaki、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2022 号: 9

    • DOI

      10.1007/jhep09(2022)140

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting sterile neutrino dark matter in gauged U(1)B-L model2022

    • 著者名/発表者名
      Eijima Shintaro、Seto Osamu、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 号: 10 ページ: 103513-103513

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.103513

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pseudo-Nambu-Goldstone dark matter from non-Abelian gauge symmetry2022

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Hajime、Shimomura Takashi、Tsumura Koji、Uchida Yoshiki、Yamatsu Naoki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 号: 11 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.115033

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for $$Z'$$ pair production from scalar boson decay in minimal $$U(1)_{L_\mu - L_\tau }$$ model at the LHC2021

    • 著者名/発表者名
      Nomura Takaaki、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 81 号: 4 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-021-09089-6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Soft supersymmetry breaking terms and lepton flavor violations in modular flavor models2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Tatsuo、Shimomura Takashi、Tanimoto Morimitsu
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 819 ページ: 136452-136452

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2021.136452

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resolving the Hubble tension in a U(1)$_{L_\mu-L_\tau}$ model with the Majoron2021

    • 著者名/発表者名
      Araki Takeshi、Asai Kento、Honda Kei、Kasuya Ryuta、Sato Joe、Shimomura Takashi、Yang Masaki J S
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 号: 10 ページ: 103-103

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab108

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electron beam dump constraints on light bosons with lepton flavor violating couplings2021

    • 著者名/発表者名
      Araki Takeshi、Asai Kento、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 号: 11 ページ: 082-082

    • DOI

      10.1007/jhep11(2021)082

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dark photon from light scalar boson decays at FASER2021

    • 著者名/発表者名
      Araki T.、Asai K.、Otono H.、Shimomura T.、Takubo Y.
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 号: 3 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1007/jhep03(2021)072

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinematical distributions of coherent neutrino trident production in gauged Lμ?Lτ model2021

    • 著者名/発表者名
      Shimomura Takashi、Uesaka Yuichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 号: 3 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.035022

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Type II seesaw models with modular A4 symmetry2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Tatsuo、Nomura Takaaki、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 3 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.035019

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Signal from sterile neutrino dark matter in extra U(1) model at direct detection experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Seto Osamu、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 811 ページ: 135880-135880

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2020.135880

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low scale seesaw models for low scale U(1)Lμ-Lτ symmetry2019

    • 著者名/発表者名
      Araki Takeshi、Asai Kento、Sato Joe、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.095012

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Search for lepton flavor violation at FASER2023

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Recent development of modular flavor symmetry 2023年3月15日
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Search for B-L gauge boson with sterile neutrino dark matter at FASER2023

    • 著者名/発表者名
      永島伸多郎, 瀬戸治, 下村崇, 内田祥紀
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春大会 2023年3月23日
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Inelastic Dark Matter from Dark Higgs Decays at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Jinmian Li, 野村敬明, 下村崇
    • 学会等名
      日本物理学会2022年年次大会 (岡山理科大学) 2022年9月7日 日本物理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Search for lepton flavor violating decays of light bosons at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      2022年度新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会 2022年11月3日
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fermion iDM from Dark Higgs Decays at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Jinmian Li, 野村敬明, 下村崇
    • 学会等名
      第128回日本物理学会九州支部例会 2022年12月3日
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Dark photon from scalar boson decays at FASER2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Searching for long-lived particles at the LHC and beyond: Ninth workshop of the LLP Community
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lepton flavor violations from soft SUSY breaking terms in modular flavor models2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      KEK-PH Flavor workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dark Photon from Light Scalar Boson Decays at FASER2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Higgs as a Probe of New Physics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Signal from sterile neutrino dark matter in extra U(1) model at direct detection experiment2021

    • 著者名/発表者名
      下村崇
    • 学会等名
      日本物理学会2021年 年次大会 素粒子論領域
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] FASER実験による軽いスカラーの崩壊由来のダークフォトン探索2021

    • 著者名/発表者名
      荒木威
    • 学会等名
      日本物理学会2021年 年次大会 素粒子論領域
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] FASER実験におけるレプトン・フレーバー非保存過程の探索2021

    • 著者名/発表者名
      浅井健人
    • 学会等名
      日本物理学会2021年 年次大会 素粒子論領域
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Dark Photon from Light Scalar Boson Decays at FASER2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Forward Physics Facility, kick off meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Overview of C022020

    • 著者名/発表者名
      下村崇
    • 学会等名
      新学術「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」成果報告研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Light gauge boson and anomalies2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Miyazaki Workshop on Particle Physics and Cosmology in 2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Atomki anomaly in gauged U(1)R symmetric model with extended Higgs sector2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      The 27th Regular Meeting of the New Higgs Working Group
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Review of Dark Photon Phenomenology2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      J-PARC Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DistributionsofneutrinotridentproductionprocessesinminimalgaugedLmu- Lτ model2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      The 26th Regular Meeting of the New Higgs Working Group
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dark Sector2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Flavor Physics Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Feebly interacting light gauge boson at Belle-II2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      第 22 回 B ファクトリー物理勉強会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Light Z' boson from scalar boson decay at collider experiments in U(1)Lμ-Lτ model2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      New Higgs Working Group, 22th regular meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Light Z' boson from scalar boson decay at collider experiments in U(1)Lμ-Lτ model2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Asian Linear Collider Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Search for light scalar boson in Lμ - Lτ model at ILC experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Light Z' boson search from scalar boson decays in Lμ - Lτ model at collider experiments2018

    • 著者名/発表者名
      下村崇
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] レプトンと弱結合するMeVスケールのゲージ粒子の物理とその検証可能性2018

    • 著者名/発表者名
      下村崇
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] Kagohima Workshop on Particles, Fields and Strings 20232023

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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