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WIMPパラダイムを超えるダークマターの包括的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J10946
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
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
研究機関東北大学

研究代表者

Ho ShuーYu  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードAxion-like particle / Sterile neutrino / MiniBooNE / hidden monopole / axion portal coupling
研究開始時の研究の概要

1. To build a new model where the overproduced density of sterile neutrino is diluted, which can be achieved by using the out-of-equilibrium decay of the new particles.
2. To come up with a new mechanism to produce sterile neutrinos non-thermally and explain the recent observation of the unknown X-ray lines from nearby galaxies.
3. To see how the gravitational wave experiment LIGO limits on hidden photons.

研究実績の概要

In the second year of the JSPS research program, I am mainly interested in other applications of the axion-like particles (ALP). This September, I was invited by Prof. Chuan-Ren Chen at National Taiwan Normal University (NTNU) to have an academic visit. During this period, Prof. Chen wants to explain the MiniBooNE excess of electron-like events by using the ALP. The MiniBooNE is an experiment located at Fermilab. Recently, they have updated their results with increased data and new background analyses. In this project, we assume that the ALP only couples to an electron and a sterile neutrino. In a proper parameter region, our model can fit the MiniBooNE excess. Our strategy is as follows. First, the proton beam from the Fermilab booster hitting on a beryllium target, where a lot of mesons such as kaon and pion are produced. Through the mixing between the active neutrinos and sterile neutrino, the meson can decay into a charged lepton and a sterile neutrino, and the sterile neutrino would travel a few hundred meters and arrive at the MiniBooNE detector. Inside the detector region, the sterile neutrino would decay into an active neutrino and an ALP via the neutrino mixing, and the ALP would subsequently decay into an electron-positron pair that can mimic the electron-like events. The reason is that the MiniBooNE sensors cannot distinguish a collimated electron-positron pair from a single electron. For our idea to be valid, we also have to examine the parameter space we find is consistent with the observations such as bump-dump experiments and supernova explosions.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 2件、 査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Explaining the MiniBooNE Anomalous Excess via Leptophilic ALP-Sterile Neutrino Coupling2021

    • 著者名/発表者名
      Chia-Hung Vincent Chang, Chuan-Ren Chen, Shu-Yu Ho, Shih-Yen Tseng
    • 雑誌名

      ArXiv

      巻: N/A ページ: 1-19

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hidden monopole dark matter via axion portal and its implications for direct detection searches, beam-dump experiments, and the H0 tension2020

    • 著者名/発表者名
      Daido Ryuji、Ho Shu-Yu、Takahashi Fuminobu
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 号: 1 ページ: 185-185

    • DOI

      10.1007/jhep01(2020)185

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Direct Detection of Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal Coupling2020

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      KEK-PH2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Detection of Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal Coupling2020

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      NCTS Dark Physics Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Search and Beam-Dump experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      NCTS Annual Theory Meeting 2019: Particles, Cosmology and Strings
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Search and Beam-Dump experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      Workshop on Long lived particle searches with various signatures (LLP workshop 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Search and Beam-Dump experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      TAUP 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Search and Beam-Dump experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      COSMO’19
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Search and Beam-Dump experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      25th International Summer Institute on Phenomenology of Elementary Particles and Cosmology (SI2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Search and Beam-Dump experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      25th International Symposium on Particles, Strings, and Cosmology (PASCOS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relaxing the cosmological moduli problem by low scale inflation2019

    • 著者名/発表者名
      Shu-Yu Ho
    • 学会等名
      Resonant instabilities in cosmology and their observational consequences
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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