| 研究領域 | ニュートリノで拓く素粒子と宇宙 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00060
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
瀬戸 治 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40547741)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 不活性ニュートリノ / 暗黒物質 / ニュートリノ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ニュートリノ振動現象の発見により確立したゼロでないニュートリノ質量は、弱い相互作用をしない複数の不活性ニュートリノの存在を強く示唆する。そうした不活性ニュートリノの一つは、暗黒物質の候補になる。本研究では、不活性ニュートリノが非常に小さい結合定数でゲージ相互作用する場合について、物質の起源を同時に説明して我々の宇宙を整合的に記述できる理論を構築し、不活性ニュートリノ暗黒物質の近未来実験での検出可能性の評価と探査可能な理論パラメーター領域を解明する。
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| 研究実績の概要 |
不活性ニュートリノは暗黒物質候補であるが、普通のニュートリノとの混合によるニュートリノ振動により暗黒物質を生成する最も単純な模型とシナリオでは、暗黒物質としての残存量を説明することは困難である。しかし、非常に弱く相互作用する中性ゲージ粒子を媒介粒子としてゲージ相互作用をする不活性ニュートリノは、生成過程においてニュートリノ振動を利用しない為この問題を回避出来、暗黒物質として必要な存在量を説明できる。本研究では、この模型の興味深いパラメーター領域を特定し、不活性ニュートリノ暗黒物質の近未来実験での検出可能性の評価を行うことを目的としている。
U(1)B-L 模型についてフリーズイン機構でよって生成される暗黒物質の残存量の精密計算を行った。その結果、１）無視できるほど小さいと考えられていた生成過程が無視できない寄与をすること、２）非常に弱く相互作用する中性ゲージ粒子による暗黒輻射が過剰生成されない為の条件が先行研究での評価よりも厳しいこと、３）先行研究では非常に重いとして無視されてきた B-L を破るヒッグス粒子を軽い質量領域まで探査するパラメーター領域を拡げて解析したところ、B-L を破るヒッグス粒子媒介する過程が主要な寄与をし、さらに、結果が非自明にB-L を破るヒッグス粒子の質量に依存することを発見した。３）さらに、４）暖かい暗黒物質としての自由流減衰の最新の制限を考慮し、これらを取り入れて暗黒物質残存量のより正確な計算を行い整合的なパラメーター領域を明らかにした。
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| 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。
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| 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。
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