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2019 年度 実績報告書

コライダーでの標準理論を超える新物理の検証と暗黒物質及びレプトジェネシスの探究

研究課題

研究課題/領域番号 18F18321
研究機関大阪大学

研究代表者

兼村 晋哉  大阪大学, 理学研究科, 教授 (10362609)

研究分担者 DAS ARINDAM  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-11-09 – 2021-03-31
キーワードニュートリノ / 加速器物理 / ヒッグス粒子
研究実績の概要

本研究では、ニュートリノ質量を説明し、同時に暗黒物質やバリオン数生成を説明する物理模型を探究し、候補の模型を現行及び将来実験で検証する研究を行う。レプトジェネシスが可能なシーソー機構や逆シーソー模型、輻射ニュートリノ質量生成機構の模型に現れる右巻ニュートリノを実験で如何に検証するかを研究した。

2019年度は、ゲージ対称性SU(3)C SU(3)L U(1)X をもつ理論において、カイラルフェルミオンの3世代構造の起源、ニュートリノ微小質量そして宇宙の暗黒物質の存在を同時に説明し得る新模型を構築しその現象論的な振る舞いを解析した。3世代構造は、SU(3)C カラーとフレーバーの自由度が量子異常の相殺において関連することから説明される。ニュートリノ微小質量は、レプトン数を破るスカラー場の相互作用を通して1ループレベルで自然に導出される。さらに、電弱対称性の自発的破れの後に残る厳密なZ2 対称性によって、暗黒物質の安定性が保証される。レプトンフレーバーの破れと暗黒物質の実験データを満たすパラメータ領域において、現在のニュートリノ振動データを再現できることを明らかにした。また加速器実験において、複荷電スカラー場の崩壊に特徴的なパターンが現れることを示した。

この研究に加えて、本研究計画に関連する拡張ゲージ理論におけるシーソー機構、コライダー現象論、レプトン数の破れなどに関する新研究を実施し、完了した研究成果を論文として出版するとともに、国際会議等で発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

アリンダム・ダス氏は2019年度は本研究計画に関する様々な研究を行った。特に331模型の拡張によるニュートリノ質量生成機構の構築とその現象論的研究では、受け入れ研究者を含む所属研究室のメンバーと活発に議論を進め、主導的に論文としてまとめた。加えて、本研究計画の一環として、シーソー機構、拡張ゲージ理論におけるニュートリノ質量のシナリオとその加速器での現象の解析、レプトン数の破れに関する新研究など、多数の新研究を実施し、成果が多数の論文として出版された。さらに、多数の国際会議や研究会で成果発表を行うなど、ダス氏に取って極めて生産的な1年であったと思う。

今後の研究の推進方策

計画最終年度である2020年度は、これまで着手してきた研究のうち、未完成のものを完成し、論文としてまとめて出版することを目標に研究を進める。特に、これまで進めてきたU(1)’ゲージ理論に基づくニュートリノ質量モデルを拡張し、暗黒物質を含むより現実的な理論の構築に関する研究を進め、論文としてまとめる。さらにこれらの模型におけるレプトジェネシスの可能性を追求する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

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

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Alabama
  • [国際共同研究] Korea Institute for Advanced Study(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Korea Institute for Advanced Study
  • [国際共同研究] National Taiwan University(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      National Taiwan University
  • [国際共同研究] University of Illinois(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Illinois
  • [雑誌論文] Constraining a general U ( 1 ) ′ inverse seesaw model from vacuum stability, dark matter, and collider2020

    • 著者名/発表者名
      Arindam Das, Srubabati Goswami, Vishnudath K. N., and Takaaki Nomura
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 055026

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.055026

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measuring the heavy neutrino oscillations in rare W boson decays at the Large Hadron Collider2020

    • 著者名/発表者名
      G. Cvetic, A. Das, S. Tapia and J. Zamora-Saa
    • 雑誌名

      Journal of Physics G

      巻: 47 ページ: 015001

    • DOI

      10.1088/1361-6471/ab4ee8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing the seesaw mechanism at the 250 GeV ILC2019

    • 著者名/発表者名
      A. Das, N. Okada, S. Okada and D. Raut
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 797 ページ: 134849

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2019.134849

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-lived TeV-scale right-handed neutrino production at the LHC in gauged U(1)X model2019

    • 著者名/発表者名
      A. Das, P. B. Dev and N. Okada
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 799 ページ: 135052

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2019.135052

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Displaced heavy neutrinos from Z′ decays at the LHC,2019

    • 著者名/発表者名
      C. W. Chiang, G. Cottin, A. Das and S. Mandal,
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 12 ページ: 070

    • DOI

      10.1007/JHEP12(2019)070

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of Lepton Number Violating Meson Decays in Different Experiments2019

    • 著者名/発表者名
      E. J. Chun, A. Das, S. Mandal, M. Mitra and N. Sinha
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 ページ: 095022

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.100.095022

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Searching for the BSM scenarios from heavy resonance at the international linear collider2019

    • 著者名/発表者名
      Arindam Das
    • 学会等名
      30th October, LCWS2019, Sendai, Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Searching for the BSM scenarios from heavy resonance at the international linear collider2019

    • 著者名/発表者名
      Arindam Das
    • 学会等名
      4th September, 2019, ILC Summer Camp, Itako, 3-6 September, 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Searching for Higgs from the heavy resonance under the general U(1)X scenario2019

    • 著者名/発表者名
      Arindam Das
    • 学会等名
      23rd May, SUSY 2019, Corpus Christi, Texas, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] Jet substructure shedding light on heavy Majorana neutrinos at the colliders2019

    • 著者名/発表者名
      Arindam Das
    • 学会等名
      21st May, SUSY 2019, Corpus Christi, Texas
    • 国際学会
  • [学会発表] Searching for Higgs from the heavy resonance under the general U(1)X scenario2019

    • 著者名/発表者名
      Arindam Das
    • 学会等名
      12th May, 2019, New Higgs Working Group Meeting, Osaka University
    • 招待講演
  • [学会発表] Testing right handed neutrinos at the linear collider,2019

    • 著者名/発表者名
      Arindam Das
    • 学会等名
      9th April, 2019,`Prospects of Neutrinos', Kavli- IPMU
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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