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本研究は宇宙背景ニュートリノを用いた標準模型を超える物理の探査を目標にしている。宇宙背景ニュートリノは宇宙マイクロ波背景放射と同様な存在であり、初期宇宙で熱平衡にあったニュートリノに起源を発している。これらのニュートリノの直接検出はまだ達成されていないが、ビッグバン元素合成や宇宙の構造形成を通じてその存在が間接的に示されている。そしてその存在量は素粒子標準模型からの予測とよくあっている。
その一方、標準模型には暗黒物質となる粒子の候補が含まれていないなど、現在の宇宙を完全には説明できないため、標準模型が究極の理論ではないことが示されている。そのため、ダークセクターと呼ばれる未知の粒子たちが存在すると考えられている。しかし、そのダークセクターは宇宙背景ニュートリノに影響を与え、標準模型からの予測を大きく変える可能性がある。このことを利用すれば、ダークセクターの関する発見や制限が可能になる。
一言にダークセクターと言っても非常に多くの模型が提案されており、それらのすべての模型を個別に議論することは難しい。そこではダークセクターと標準模型セクターを結びつけるメディエイターと呼ばれる粒子に注目した。多くの模型ではダークセクターの宇宙論的破綻を避けるためにメディエイターが導入されている。また標準模型との理論的整合性を考えるとメディエイターの種類は数個に限られる。
本研究では、メディエイターが初期宇宙でどのように生成されたかを詳細に分析し、それらの宇宙観測における影響を調べた。その結果、これまでの地上実験や天文学的探査からは探ることが不可能だったパラメータ領域を排除することに成功した。
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