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ニュートリノと宇宙の物質-反物質非対称性

研究課題

研究課題/領域番号 20J22214
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
研究機関東京大学

研究代表者

TSENG ShihYen  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード新粒子探索 / レプトンの双極子モーメント / U(1)Lμ-Lτ対称性 / Vector-like lepton / ニュートリノ振動 / MiniBooNE実験 / ステライルニュートリノ / アクシオン / U(1)ゲージ対称性 / ニュートリノ / CP対称性の破れ
研究開始時の研究の概要

素粒子物理学において、電磁気力、強い力と弱い力の三つの基本相互作用を記述する標準模型は、低エネルギースケールの数多くの素粒子現象を説明することに成功している。しかし、標準模型だけではうまく説明できない現象や実験結果は、標準模型を超える物理の存在を示唆している。例えば、本研究の主題となっている物質と反物質の非対称性もその現象の一つである。したがって、標準模型の拡張が必要であると考えられる。
本研究では、この未解明の問題を解き明かすために、様々な標準模型を超えた物理模型やシナリオを考え、プログラムを組み立てて調査を行う。この研究を通して宇宙への理解を深められることが期待される。

研究実績の概要

今年度中に①新粒子探索と②レプトンの双極子モーメントに関する研究を行いました。
①新粒子探索
FermilabのMuon g-2実験では、ミューオン磁気双極子モーメントの測定値が標準模型の予想値から4.2標準偏差くらいずれていることがわかった。先行研究の結果から、質量が200 MeVより軽いU(1)Lμ-Lτゲージボゾンが存在すればミューオンの異常磁気双極子モーメントを説明することができるということが知られている。そこで、同研究室の濱口、永田、Tseng、和田は、浅井 (東大 ICRR) とともに、MUonE実験を用いたU(1)Lμ-Lτゲージボゾンの探索について研究を行なった。その結果、適切な選択基準を課すことで、ミューオン磁気双極子モーメントの実験値と理論値のずれを説明可能なパラメーター領域を含む広いパラメーター領域で U(1)Lμ-Lτゲージボゾンが探索可能であるという結果を得た。
②レプトンの双極子モーメント
CP対称性を破れる物理量として、素粒子の電気双極子モーメントが挙げられる。標準模型の枠組みでは、電気双極子モーメントへの寄与が極めて小さいため、現在の実験技術ではまだ測定不可能である。従って、もしも近い将来の実験で標準模型の予想値より大きい電気双極子モーメントが観測されれば、標準模型を超える新物理を示す明確なサインとなることが知られている。同研究室の濱口、永田、Tseng、尾崎は, Vector-like lepton模型における電子およびミューオンの電気/磁気双極子モーメントを計算し、ミューオン磁気双極子モーメントの実験値と理論値のずれを説明しつつ、電子およびミューオンの電気双極子モーメントが将来実験で検出される可能性があることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Probing new physics in the vector-like lepton model by lepton electric dipole moments2023

    • 著者名/発表者名
      Hamaguchi Koichi、Nagata Natsumi、Osaki Genta、Tseng Shih-Yen
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2023 号: 1 ページ: 100-121

    • DOI

      10.1007/jhep01(2023)100

    • 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] Probing the L_mu - L_tau gauge boson at the MUonE experiment2022

    • 著者名/発表者名
      Asai Kento、Hamaguchi Koichi、Nagata Natsumi、Tseng Shih-Yen、Wada Juntaro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 号: 5 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.l051702

    • 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] Explaining the MiniBooNE anomalous excess via a leptophilic ALP-sterile neutrino coupling2021

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

      Physical Review D

      巻: 104 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.015030

    • 関連する報告書
      2021 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] Alternative minimal U(1)B-L2021

    • 著者名/発表者名
      Asai Kento、Nakayama Kazunori、Tseng Shih-Yen
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 814 ページ: 136106-136106

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2021.136106

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Leptogenesis in the minimal gauged U(1)Lμ-Lτ model and the sign of the cosmological baryon asymmetry2020

    • 著者名/発表者名
      Asai Kento、Hamaguchi Koichi、Nagata Natsumi、Tseng Shih-Yen
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 11 ページ: 013-013

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/11/013

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Probing New Physics in the Vector-like Lepton Model by Lepton Electric Dipole Moments2022

    • 著者名/発表者名
      Shih-Yen Tseng
    • 学会等名
      The 25th muon g-2/EDM collaboration meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Minimal gauged U(1) Lμ-Lτ model, leptogenesis and the sign of cosmological baryon asymmetry2021

    • 著者名/発表者名
      Shih-Yen Tseng
    • 学会等名
      北海道大学 大学院理学院 素粒子・宇宙論研究室 セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Alternative minimal U(1) B-L2020

    • 著者名/発表者名
      Shih-Yen Tseng
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Alternative minimal U(1) B-L2020

    • 著者名/発表者名
      Shih-Yen Tseng
    • 学会等名
      高エネルギー加速器研究機構 セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Minimal gauged U(1) Lμ-Lτ model, leptogenesis and the sign of cosmological baryon asymmetry2020

    • 著者名/発表者名
      Shih-Yen Tseng
    • 学会等名
      Seminar at National Taiwan Normal University, Taiwan (ROC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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