| 研究課題/領域番号 |
19K03860
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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, 高等教育推進機構, 特任准教授 (40547741)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 右巻きニュートリノ / 重力波 / 相転移 / 暗黒物質 |
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| 研究実績の概要 |
本研究計画では、初期宇宙で起こった右巻きニュートリノに質量を生成する真空の相転移により生成される重力波観測を通じて重い右巻きニュートリノの質量起源となる高エネルギー領域でのニュートリノの相互作用に迫る。
有望な素粒子模型であるバリオン数とレプトン数の差（B－L）をゲージ化した模型を一般化した模型において、最小ヒッグス場のみからなる系でゲージ相互作用による輻射補正の効果のみで大振幅の重力波を生成するのに必要な強い一次相転移が実現できる場合について、右巻きニュートリノ質量生成する湯川結合定数による複写補正も考慮した有効ポテンシャルに基づいて、一次相転移によって誘起される宇宙背景重力波が DECIGO や Cosmic Explorer 等の将来実験によって検出可能であることを示し、相転移により生成される右巻きニュートリノの質量は重力波スペクトルの振幅とピーク振動数へどのようには反映されるかを明らかにした。
加えて、右巻きニュートリノの質量が軽く、ゲージ結合定数が小さいパラメーター領域も考察した。ここでは、宇宙論的にも興味深い右巻きニュートリノが不活性ニュートリノとして宇宙の暗黒物質である場合を考えた。エクストラU(1)ゲージ理論のゲージ結合定数が非常に小さくても、中性ゲージ粒子 Xを媒介粒子とする宇宙初期の高温高密度期での熱的散乱で生成されるフリーズイン生成機構が有効に機能し不活性ニュートリノが暗黒物質となるのに十分な量だけ生成されることが示されていた。研究では、暗黒物質である不活性ニュートリノが、その中性ゲージ粒子 Xとニュートリノへの崩壊により生成されたニュートリノの検出を通じて探査できることを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ニュートリノ質量を与える湯川結合定数によるポテンシャルへの補正を考慮した模型における重力波スペクトルを求めニュートリノ質量依存性を解明できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
整合的な宇宙進化シナリオを完成されるため、暗黒物質とバリオン数非対称性生成を整合的に説明出来るパラメーターおよび質量スペクトルについて議論する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
参加予定であった国際会議、国内会議、日本物理学会大会が新型コロナウィルス感染症の感染拡大に伴って中止になるかオンライン開催となり出張が取り消しになったため。web会議システムの環境整備、新型コロナウィルス感染状況を鑑みながら可能になった場合の出張の旅費に充てる。
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