| 研究課題/領域番号 |
25400249
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
淺賀 岳彦 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70419993)
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| 研究分担者 |
中野 博章 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60262424)
谷本 盛光 新潟大学, 自然科学系, フェロー (90108366)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ニュートリノ質量 / 宇宙バリオン数生成 |
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| 研究概要 |
今年度、素粒子標準模型が抱える問題点、つまりニュートリノ質量及び宇宙バリオン数の起源について考察した。特に、質量がK中間子よりも軽い右巻きニュートリノを導入した理論の拡張について議論した。
まず最初に、新しく導入した右巻きニュートリノの世代間振動に起因した宇宙バリオン数生成機構を調べ、観測されているニュートリノ振動実験の結果および宇宙バリオン数を説明するために必要な右巻きニュートリノ質量の下限を求めた。その値は、ニュートリノ質量が順階層の場合には2.1 MeV、そして逆階層の倍には0.7 MeVであることが判明した。
さらに、これまでに行われてきた軽い右巻きニュートリノ探索実験からの制限、および宇宙元素合成からの制限を詳細に調べた。これらの制限を課すと、許される右巻きニュートリノ質量領域は、順階層の場合には 163 MeV以上、逆階層の場合には、188～269 MeVの範囲と286 MeV以上であることを示した。
また逆階層の場合、軽い右巻きニュートリノの質量が 188 MeV以上の時、CP対称性を破るパラメータであるマヨラナ位相が取り得る値が制限されることを発見した。そして、この位相への制限がニュートリノを伴わない二重ベーター崩壊率へ与える影響を議論した。崩壊率の予言は、右巻きニュートリノの質量に依存して変化することを指摘した。さらに、将来の二重ベーター崩壊探索実験および右巻きニュートリノ直接探索実験からマヨラナ位相の推定の可能性を議論した。
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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
宇宙のバリオン数の起源の解明に関して研究成果を出せた点が評価している。特に、宇宙バリオン数を説明するために必要な「軽い右巻きニュートリノ」の質量領域を確定させた。この成果は今後の研究の基礎となる重要な事項であったので、確実に遂行できた点が評価される。
一方、宇宙暗黒物質探索の課題に対して、現在2つのプロジェクトが進行中である。一つは、近年指摘された暗黒物質崩壊からのX線シグナルを説明するために必要な模型の相互作用を支配する対称性を明らかにすること。他方は、宇宙暗黒物質残存量と宇宙バリオン数の比を自然に説明する宇宙物質創成機構の提唱である。これらのプロジェクトに関して現在論文を準備中であるが、今年度内に発表できなかった点が残念である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究に関しては、申請書に提示した計画通り進めてゆく。具体的には以下の3つのテーマについて研究を行う。
(１) 宇宙バリオン数の起源の解明： 今年度の研究により、宇宙バリオン数を説明するために必要な模型のパラメーター領域の特定は終了した。この得られた結果を基に、宇宙バリオン数生成量が模型のパラメーターにどのように依存するかを具体的に明らかにする。特に、宇宙バリオン数が要求するレプトンセクターにおけるCP対称性の破れの構造を把握する。さらに、今後のニュートリノ振動実験およびニュートリノレス二重ベータ崩壊実験でのCP対称性の破れの測定方法を開発すると共に、地上実験から宇宙バリオン数を予言することが可能か研究する。
(２) 暗黒物質の起源の解明： 現在進行中の宇宙暗黒物質解明に関する2つのプロジェクトを確実に遂行する。これらの研究成果を基に、宇宙暗黒物質の生成機構の解明、およびその観測による検証可能性を検討する。
(３) 軽い右巻きニュートリノの実験検証： 上記の実験から、宇宙物理を説明する軽い右巻きニュートリノの性質を把握することが可能である。これらの結果から、将来の実験で以下に新粒子を発見するのかその手法を提唱する。特に、J-PARC実験やSuperKEKB実験などの、K中間子やB中間子の相互作用の中で軽い右巻きニュートリノを見出す手法を確立する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
連携研究者であるスイス連邦工科大学Mikhail Shaposhnikov教授との研究討議のためのスイス出張を予定していたが、教授が国際会議等で韓国および日本に訪問することになり、その会議の場で共同討議を行った。そのため外国旅費の出費が減った。
来年度に関しては、外国出張期間を伸ばし、Mikhail Shaposhnikov教授との研究討議のための十分な時間を確保する予定である。
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