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2020 年度 実績報告書

初期宇宙のニュートリノ振動の宇宙論的研究

公募研究

研究領域ニュートリノで拓く素粒子と宇宙
研究課題/領域番号 19H05114
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

郡 和範  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (50565819)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードニュートリノ / 初期宇宙 / ビッグバン元素合成 / 宇宙マイクロ波背景放射
研究実績の概要

Holger Motz, et al, Phys. Rev. D 102, 083019 (2020)において、ニュートリノの質量を生む素粒子論モデルの宇宙論的な検証方法の提案を行った。U(1)_{e-μ}というフレーバー依存するU(1)ゲージ理論を含む、U(1)_{e-μ}×Z_3×Z_2というゲージ群の対称性の下で、2ループの効果により、ニュートリノの第1,2世代に質量を持たせるモデルである。このモデルにおいて予言される一番軽い中性ディラックフェルミ粒子はダークマターの候補となり、タウレプトンとの結合が極めて弱いためさまざまな実験からの制限を逃れているという特徴がある。今回、銀河中でのダークマター対消滅における電子陽電子対生成により宇宙線実験における陽電子観測の実験値からのさらなる制限を議論した。このモデルにおいて対消滅断面積にブライトーウイグナー型の共鳴機構が働いて対消滅断面積のCMB観測による上限をさけつつCALET実験の電子+陽電子の過剰シグナルを説明できることを明らかにした。

Takuya Hasegawa, et al, JCAP 08 (2020) 015でインフレーション後の宇宙の最高温度が数MeVであるシナリオにおいて標準理論の左巻き3世代ニュートリノに右巻きのニュートリノが混合している場合、右巻きニュートリノはニュートリノ振動のみでつくられるが熱化しない。そのためビッグバン元素合成と宇宙マイクロ波背景放射に影響することなくその存在が許される可能性がある。インフラトン場が100%電磁的な粒子に壊れる場合、再加熱温度が5MeV程度であればそうした宇宙論的な制限に抵触せずLSNDをはじめとする短いベースラインでのニュートリノ振動実験などで示唆されている質量約1eV程度の右巻きニュートリノの混合角などの性質と無矛盾であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (49件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 15件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 18件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 5件、 招待講演 13件) 図書 (3件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] LAPTh, Annecy/Montpellier/Paris No.7 U(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      LAPTh, Annecy/Montpellier/Paris No.7 U
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] Queen Mary, U of London/Oxford U/Leeds U(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Queen Mary, U of London/Oxford U/Leeds U
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] Max Planck Inst./Bonn U(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Inst./Bonn U
  • [国際共同研究] IBS, Daejeon/APCTP, Pohang(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      IBS, Daejeon/APCTP, Pohang
  • [国際共同研究] Aarhus U./Bohr Inst.(デンマーク)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      Aarhus U./Bohr Inst.
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      11
  • [雑誌論文] Spins of Primordial Black Holes Formed in the Radiation-dominated Phase of the Universe: First-order Effect2021

    • 著者名/発表者名
      Harada Tomohiro、Yoo Chul-Moon、Kohri Kazunori、Koga Yasutaka、Monobe Takeru
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 ページ: 140~140

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd9b9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array for probing cosmology and fundamental physics with gamma-ray propagation2021

    • 著者名/発表者名
      H. Abdalla et al
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 ページ: 048~048

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/02/048

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Solar-mass primordial black holes explain NANOGrav hint of gravitational waves2021

    • 著者名/発表者名
      Kohri Kazunori、Terada Takahiro
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 813 ページ: 136040~136040

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2020.136040

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to a dark matter signal from the Galactic centre2021

    • 著者名/発表者名
      A. Acharyya et al
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 ページ: 057~057

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/01/057

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The First Three Seconds: a Review of Possible Expansion Histories of the Early Universe2021

    • 著者名/発表者名
      A. Rouzbeh et al
    • 雑誌名

      The Open Journal of Astrophysics

      巻: 4 ページ: 2021

    • DOI

      10.21105/astro.2006.16182

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Measurement of the Cosmic-Ray Carbon and Oxygen Spectra from 10??GeV/n to 2.2??TeV/n with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station2020

    • 著者名/発表者名
      O. Adriani et al, the CALET Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 ページ: 251102

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.125.251102

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Abundance of primordial black holes in peak theory for an arbitrary power spectrum2020

    • 著者名/発表者名
      Yoo Chul-Moon、Harada Tomohiro、Hirano Shin’ichi、Kohri Kazunori
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: 1300

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa155

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Constraints on electron-scattering interpretation of XENON1T excess2020

    • 著者名/発表者名
      Chigusa So、Endo Motoi、Kohri Kazunori
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 ページ: 035~035

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/10/035

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Big-bang nucleosynthesis with sub-GeV massive decaying particles2020

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Masahiro、Kohri Kazunori、Moroi Takeo、Murai Kai、Murayama Hitoshi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 ページ: 048~048

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/12/048

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CALET on the International Space Station: the first three years of observations2020

    • 著者名/発表者名
      P. Brogi et al
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: 95 ページ: 074012~074012

    • DOI

      10.1088/1402-4896/ab957d

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmic-ray signatures of dark matter from a flavor dependent gauge symmetry model with neutrino mass mechanism2020

    • 著者名/発表者名
      Motz Holger、Okada Hiroshi、Asaoka Yoichi、Kohri Kazunori
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 83019

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.083019

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inflaton as the Affleck-Dine baryogenesis field in hilltop supernatural inflation2020

    • 著者名/発表者名
      Lin Chia-Min、Kohri Kazunori
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 43511

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.043511

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MeV-scale reheating temperature and cosmological production of light sterile neutrinos2020

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Takuya、Hiroshima Nagisa、Kohri Kazunori、Hansen Rasmus S.L.、Tram Thomas、Hannestad Steen
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 ページ: 015~015

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/08/015

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CALET results after three years on the International Space Station2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Asaoka et al
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1468 ページ: 012074~012074

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1468/1/012074

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmic microwave background bounds on primordial black holes including dark matter halo accretion2020

    • 著者名/発表者名
      Serpico Pasquale D.、Poulin Vivian、Inman Derek、Kohri Kazunori
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 ページ: 23204

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.2.023204

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] LiteBIRD satellite: JAXA's new strategic L-class mission for all-sky surveys of cosmic microwave background polarization2020

    • 著者名/発表者名
      M. Hazumi et al
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 11443 ページ: 114432F

    • DOI

      10.1117/12.2563050

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Concept design of low frequency telescope for CMB B-mode polarization satellite LiteBIRD2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekimoto et al
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 11453 ページ: 1145310

    • DOI

      10.1117/12.2561841

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Overview of the medium and high frequency telescopes of the LiteBIRD space mission2020

    • 著者名/発表者名
      Montier Ludovic et al
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 11443 ページ: 14432G

    • DOI

      10.1117/12.2562243

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Cosmological accretion on to the primordial black hole + CDM halo system2020

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kohri
    • 学会等名
      天体形成研究会2020 Online, 筑波大宇宙物理理論研究室
    • 招待講演
  • [学会発表] Primordial black holes and stochastic gravitational wave background reported by NANOGrav 12.5yr2020

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kohri
    • 学会等名
      AAPPS-DACG Workshop on Astrophysics, Cosmology and Gravitation Online
    • 国際学会
  • [学会発表] Primordial black holes and stochastic gravitational wave background reported by NANOGrav 12.5yr2020

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kohri
    • 学会等名
      JGRG 2020 Online
    • 国際学会
  • [学会発表] Solar-Mass Primordial Black Holes Explain NANOGrav Hint of Gravitational Waves2020

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kohri
    • 学会等名
      The 26th KAGRA Face-to-Face meeting in remote style, Session 02 / 13:30-14:30 JST/ Plenary / Contribution talks, Academia Sinica, Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] Formations of primordial black holes in the early matter-dominated Universe2020

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kohri
    • 学会等名
      Cosmology Seminar Online, Helsinki University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Series: What is the spacetime of the Universe? 1st: Cosmology online2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      朝日カルチャーセンター藤沢
    • 招待講演
  • [学会発表] Series: What is the spacetime of the Universe?, ``2nd: Inflation online2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      朝日カルチャーセンター藤沢
    • 招待講演
  • [学会発表] KAGRA, ``4th: Gravitational wave from the early Universe2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      朝日カルチャーセンター新宿
    • 招待講演
  • [学会発表] What is the spacetime of the Universe?, ``3rd: ``Carrying out research examining the past, present, and future of the Universe2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      朝日カルチャーセンター藤沢
    • 招待講演
  • [学会発表] 初期宇宙からの重力波とDECIGO2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      第19回DECIGOワークショップ Online
    • 招待講演
  • [学会発表] 原始ブラックホール2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      素粒子現象論研究会 2020、大阪市大、大阪
    • 招待講演
  • [学会発表] KAGRAと基礎物理2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      KEK 研究推進会議 KAGRA, KEKつくば、つくば市
    • 招待講演
  • [学会発表] MeV-scale reheating temperature and neutrino oscillation in the early Universe2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」2020 Online
  • [学会発表] Curvaton and the Moduli problem in supergravity2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      KEK CMBグループ年始発表会 Online
    • 招待講演
  • [学会発表] Series At the cutting edge of research on black holes , ``The Nobel Prize in Physics 2020: 1/22020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      朝日カルチャーセンター藤沢
    • 招待講演
  • [学会発表] NANOGrav12.5yr hints of Gravitational Waves and Solar-Mass Primordial Black Holes2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      新学術 重力波創世記 The Forth Annual Area Symposium Online
    • 国際学会
  • [学会発表] Series: At the cutting edge of research on black holes , ``The Nobel Prize in Physics 2020: 2/22020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      朝日カルチャーセンター藤沢
    • 招待講演
  • [学会発表] What is the spacetime of the Universe?2020

    • 著者名/発表者名
      郡和範
    • 学会等名
      渋谷区ハチコウ大学
    • 招待講演
  • [図書] 「ニュートリノと重力波」のことが一冊でまるごとわかる2021

    • 著者名/発表者名
      郡 和範
    • 総ページ数
      274
    • 出版者
      ベレ出版
    • ISBN
      978-4860646493
  • [図書] 宇宙物理学ハンドブック2020

    • 著者名/発表者名
      高原文郎、家正則、小玉英雄、高橋忠幸 他
    • 総ページ数
      912
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4254131277
  • [図書] 相対論と宇宙の事典2020

    • 著者名/発表者名
      安東正樹、白水徹也、浅田秀樹、石橋明浩、小林努、真貝寿明、早田次郎、谷口敬介 他
    • 総ページ数
      432
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4254131284
  • [備考] KEK-Cosmo on "Dark Matter"

    • URL

      https://conference-indico.kek.jp/event/117/timetable/#day-2020-10-13

  • [備考] KEK-Cosmo on "Gravitational Wave"

    • URL

      https://conference-indico.kek.jp/event/117/timetable/#day-2020-11-04

  • [学会・シンポジウム開催] 3rd KEK-PH + KEK-Cosmo Joint Lectures and Workshop on "Dark Matter"2020

  • [学会・シンポジウム開催] 4th KEK-PH + KEK-Cosmo Joint Lectures and Workshop on "Gravitational Wave"2020

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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