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相転移が引き起こす重力波から探る新しい物理

公募研究

研究領域重力波物理学・天文学:創世記
研究課題/領域番号 18H04590
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関島根大学

研究代表者

波場 直之  島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (00293803)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード重力波 / U(1)B-L / 超対称性 / 相転移 / 検証可能性 / ニュートリノ質量 / 標準模型を超える新しい物理 / 相転移起源の重力波 / 新しいヒッグス場 / 大統一理論 / 余剰次元理論 / 新しい物理理論 / インフレーション / ラディオン / プランクスケール / MPP条件
研究実績の概要

標準模型ゲージ群にU(1)_{B-L}ゲージ群を付加し、超対称化した模型は、ニュートリノ微小質量を自然に説明するシーソー機構を自動的に含むという点で、魅力的な理論である。U(1)_{B-L}ゲージ群はTeV以上のあるスケールで自発的に破れ、これがU(1)_{B-L}ゲージボゾンの質量を与え、かつ右巻きニュートリノのマヨラナ質量の起源にもなる。そこで、U(1)_{B-L}ゲージ群の自発的破れが一次相転移を伴う場合に、初期宇宙において生成されるstochastic重力波を予言し、それが将来の地上重力波観測実験において観測できるか調査した。特に、U(1)_{B-L}の破れのスケールがTeVスケールより十分高く、U(1)_{B-L}の破れが超対称性を保ったまま起きる場合に注目した。このとき、U(1)_{B-L}を破る場と標準模型ヒッグス場との4点結合は無視でき、この値に依らない具体的な予言ができる。U(1)_{B-L}を破る場の真空期待値を秩序変数とする有限温度有効ポテンシャルを計算し、そこから高温での相転移の頻度を決定するO(3)-symmetric action、さらに、nucleation temperature、相転移により放出される真空エネルギー、相転移の速度を計算し、それらに基づき、重力波スペクトルを、superpotentialのパラメータとU(1)_{B-L}ゲージ結合定数の様々な値について予言した。あるベンチマークについて、予言される重力波スペクトルと、将来の地上重力波観測実験Einstein Telescope、Cosmic Explorerの探索範囲とを比較し、観測が可能であることを明らかにした。また、スペクトルのピークの周波数と振幅から、U(1)_{B-L}ゲージ結合定数とU(1)_{B-L}の破れのスケールとを関連づけることができ、これと将来の100TeV proton-proton collider等でのU(1)_{B-L}ゲージボゾン測定を組み合わせることで、「Minimal SUSY U(1)_{B-L} Model」を検証できることを示した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Alabama(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] On theta_{23} Octant Measurement in 3+1 Neutrino Oscillations in T2HKK2020

    • 著者名/発表者名
      Haba Naoyuki、Mimura Yukihiro、Yamada Toshifumi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational Waves from Phase Transition in Minimal SUSY U(1)_{B-L} Model2020

    • 著者名/発表者名
      Haba Naoyuki、Mimura Yukihiro、Yamada Toshifumi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: -

    • NAID

      120006975584

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detectable dimension-6 proton decay in SUSY SO(10) GUT at Hyper-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      Haba Naoyuki、Mimura Yukihiro、Yamada Toshifumi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 号: 7 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1007/jhep07(2019)155

    • NAID

      130008153609

    • 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
  • [雑誌論文] Proton lifetime upper bound in non-SUSY SU(5) GUT2019

    • 著者名/発表者名
      Haba Naoyuki、Mimura Yukihiro、Yamada Toshifumi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 号: 7 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.075018

    • NAID

      130008153598

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sneutrinos as mixed inflaton and curvaton2018

    • 著者名/発表者名
      Haba Naoyuki、Takahashi Tomo、Yamada Toshifumi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2018 号: 06 ページ: 11-11

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2018/06/011

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct CP violation in Cabibbo-favored charmed meson decays and ε′/ε in SU(2)L × SU(2)R × U(1)B-L model2018

    • 著者名/発表者名
      Haba Naoyuki、Umeeda Hiroyuki、Yamada Toshifumi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2018 号: 10

    • DOI

      10.1007/jhep10(2018)006

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マヨラナ質量を含む一般的なneutrinophilic two-Higgs-doublet modelへの, Lepton Fla vor Violationからの制限2020

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 大見謝恒春, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Muon and Electron g - 2 and the Origin of Flavor Hierarchy2020

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 清水康弘, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gravitational waves from a phase transition in a SUSY left-right model2020

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Dimension-five-friendly Yukawa couplings in SO(10) GUT2019

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 御村幸宏, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Proton Lifetime Upper Bound in Non-SUSY SU(5) GUT2019

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 御村幸宏, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Detectable dimension-6 proton decay in SUSY SO(10) GUT at Hyper-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 御村幸宏, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] p → K0 μ+ partial proton lifetime in SUSY SO(10) GUT2019

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 御村幸宏, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gravitational waves from a phase transition in Randall-Sundrum-1 model2019

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gravitational Waves from Inverse Electroweak Phase Transition2019

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Proton decay prediction from a gauge-Higgs unification scenario in five dimensions2018

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 岡田宣親, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Neutron EDM and ε'/ε in SU(2)L × SU(2)R × U(1)B-L model with charge symmetry2018

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 梅枝宏之, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Prediction on neutrino Dirac and Majorana phases and absolute mass scale from the CKM Matrix2018

    • 著者名/発表者名
      波場直之, 山田敏史
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 相転移が引き起こす重力波から探る新しい物理

    • URL

      http://www.phys.shimane-u.ac.jp/haba_lab/kenkyuuhi08.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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