| 研究課題/領域番号 |
20H01898
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
淺賀 岳彦 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70419993)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 暗黒物質 / ニュートリノ / ニュートリノ質量 / 右巻きニュートリノ / 実験検証 / マヨラナ性 / 新物理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙背景輻射の精密観測などにより、我々の宇宙に対する理解は飛躍的に進歩し、驚愕の事実が明らかになった。宇宙のエネルギーの約95％は、未知の暗黒エネルギーと暗黒物質が担っていることが判明した。特に暗黒物質の問題は、素粒子物理の標準模型に候補が含まれておらず、新物理が存在することが確実であり、その解明は現代物理学最重要課題の一つである。
そこで、本課題の核心をなす学術的「問い」は、以下の２つである。
(1)「暗黒物質を記述する基礎理論は何か？」(2)「どのように暗黒物質を実験検証するか？」
これらの問いに答え、新しい素粒子・宇宙物理を記述する理論を構築することが本研究の目的である。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、宇宙暗黒物質の候補としてニュートリノ質量起源を説明する新粒子である質量が数１０keVの右巻きニュートリノを想定し、この粒子の実験検証について探究している。この暗黒物質に対しては、崩壊から生じるX線を宇宙観測による探索、宇宙の比較的小規模構造を探るLy-alpha観測、また天の川銀河を取り巻く衛星銀河の観測等から厳しい制限を受けている。現在、３０から４０keVの質量を持ち、混合角が１０のマイナス１４乗と非常に小さい右巻きニュートリノが許されている状況である。
このような背景のもと、対象となる暗黒物質を地上実験でいかに検証するか検討を進めた。具体的には、右巻きニュートリノと原子核に束縛された電子が衝突し、電子が得る反跳エネルギーをシグナルとした直接検出法に着目した。自由電子と異なり、原子内の電子は束縛の効果により右巻きニュートリノとの反応率が変化する。そこで、通常の電子型左巻きニュートリノを対象として、Roothaan-Hartree-Fock近似を用いた原子内の電子分布を用いて、散乱断面積が核種によってどのように変化するかを把握した。これらの結果を用いて、天の川銀河内に分布する右巻きニュートリノ暗黒物質の検証可能性を検討した。暗黒物質は天の川銀河内でランダムに運動し、Maxwll速度分布に従っているとして評価を進めた。通常の左巻きニュートリノと異なり、右巻きニュートリノは無視できない質量を持つため、反応の運動学が異なることに注意して解析を進めた。特に、暗黒物質起源の電子の反跳エネルギーのスペクトル、およびそのシグナル強度に対して数値解析を行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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