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2022 年度 実績報告書

軽いゲージ粒子をとおして探るニュートリノ質量と暗黒物質の起源

研究課題

研究課題/領域番号 18K03651
研究機関宮崎大学

研究代表者

下村 崇  宮崎大学, 教育学部, 准教授 (00447278)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード暗黒物質 / レプトンフレーバーの破れ / 暗黒光子 / 軽い新粒子
研究実績の概要

最終年度は暗黒物質とニュートリノ質量生成によって生じるレプトンフレーバーの破れに関する研究を行った。暗黒物質に関しては、統一理論に動機づけられたB-L対称性を持つ模型を考え、その模型でステライルニュートリノが暗黒物質になるシナリオを調べた。これまで見落とされていた衝突項とゲージ粒子の縦波項を考慮に入れた解析を行い、模型の許容領域が従来のそれから大きく変更される事を明らかにした。これによりこの模型での暗黒物質の可能性について検証するべきパラメーターを明らかにした。
またレプトンフレーバーの破れに関しては、ニュートリノの質量生成に伴って一般にレプトンフレーバーの破れが新粒子の崩壊に現れる事に着目し、軽い新粒子の崩壊に対する検証可能性を調べた。特に現在進行中のFASER実験での検証を想定し、数GeV以下の質量と4つの相互作用型に対して検証可能領域を明らかにした。この結果により、ニュートリノの質量生成機構を持つ模型を軽い新粒子の崩壊を通してどこまで取捨選択できるかを明らかにした。
研究全体を通してミュー粒子の異常磁気能率を動機としたLmu-Ltau対称性を持つ模型に対して、ニュートリノ三重生成過程を通した検証可能性を明らかにし、また宇宙観測から示唆されるデータの不整合を説明する模型を構築した。さらにB-L対称性を持つ模型でステライルニュートリノ暗黒物質を考え、ニュートリノ測定器での検証可能性を明らかにし、新たな生成過程を取り入れて許容領域を明らかにした。またFASER実験での暗黒光子や軽いゲージ粒子の生成に関して、質量生成に関連するスカラー粒子の効果を取り入れった解析を行なった。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] APCTP(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      APCTP
  • [国際共同研究] Sichuan U.(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Sichuan U.
  • [雑誌論文] The Forward Physics Facility at the High-Luminosity LHC2023

    • 著者名/発表者名
      Feng Jonathan L et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics

      巻: 50 ページ: 030501~030501

    • DOI

      10.1088/1361-6471/ac865e

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for lepton flavor violating decay at FASER2023

    • 著者名/発表者名
      Araki Takeshi、Asai Kento、Otono Hidetoshi、Shimomura Takashi、Takubo Yosuke
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2023 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP01(2023)145

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inelastic dark matter from dark Higgs boson decays at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Li Jinmian、Nomura Takaaki、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2022 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2022)140

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting sterile neutrino dark matter in gauged <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>?</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> model2022

    • 著者名/発表者名
      Eijima Shintaro、Seto Osamu、Shimomura Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.106.103513

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pseudo-Nambu-Goldstone dark matter from non-Abelian gauge symmetry2022

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Hajime、Shimomura Takashi、Tsumura Koji、Uchida Yoshiki、Yamatsu Naoki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.106.115033

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Search for lepton flavor violation at FASER2023

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      Recent development of modular flavor symmetry 2023年3月15日
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Search for B-L gauge boson with sterile neutrino dark matter at FASER2023

    • 著者名/発表者名
      永島伸多郎, 瀬戸治, 下村崇, 内田祥紀
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春大会 2023年3月23日
  • [学会発表] Inelastic Dark Matter from Dark Higgs Decays at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Jinmian Li, 野村敬明, 下村崇
    • 学会等名
      日本物理学会2022年年次大会 (岡山理科大学) 2022年9月7日 日本物理学会
  • [学会発表] Search for lepton flavor violating decays of light bosons at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimomura
    • 学会等名
      2022年度新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会 2022年11月3日
    • 国際学会
  • [学会発表] Fermion iDM from Dark Higgs Decays at FASER2022

    • 著者名/発表者名
      Jinmian Li, 野村敬明, 下村崇
    • 学会等名
      第128回日本物理学会九州支部例会 2022年12月3日
  • [学会・シンポジウム開催] Kagohima Workshop on Particles, Fields and Strings 20232023

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公開日: 2023-12-25  

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