2019 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01210
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
佐藤 丈 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60322294)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下村 崇 宮崎大学, 教育学部, 准教授 (00447278)
荒木 威 工学院大学, 工学部, 講師 (40645884)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レプトンフレーバー / ミューオン / ニュートリノ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
通常有効理論として研究されているLmu-Ltau模型だが、ゲージボソンには有効理論として手で質量校を与えているので、厳密な意味では計算できる理論ではない。この種の模型はミューオンの異常磁気能率だけでなく、宇宙ニュートリノ関連、ハッブル定数の測定の矛盾などを解決すると期待されているだけに、予言性のある模型をベンチマークとして用意する必要がある。本研究はそれを一つの目標としてきたが、昨年度、理論的に無矛盾な模型を構築した。具体的には繰り込み可能でニュートリノの質量やレプトンの混合、さらにはミューオンの異常磁気能率の観測とも合う具体的なLmu-Ltau模型を構築した。パラメタを可能な限り減らした模型になっているので、近い将来に結果を出す0ニュートリノ2重ベータ崩壊の結果で検証できる模型になっている。このような拡張は様々な模型があり得るが、どのような場合に対しても一種の基準となる模型を構築できたと考える。
新しい物理の探索はこの模型の重要な要素であるミューオンフレーバーを手がかりとするのが、理論的にも、そして実際に実験が動くという観点からも重要であると考え、ミューオン原子を使ったレプトンフレーバーの破れを観測するための実験において、ミューオンが偏極していた場合にmue->eeにより放出される電子のエネルギーおよび角度分布を詳細に計算した。これによりミューオンが偏極していた場合新しい物理への識別能力が格段に上がることを示した。
さらに、COMET実験のTechnical Design Reportの執筆にも携わった。現在JParcで建設中のCOMET実験のTDRの中で理論的にどのような意味があるのか、どの程度探れるのかについての記述を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
この研究は三本の柱を掲げそれが互いに連携することで相乗的な成果を狙っている。いずれもレプトンフレーバー特にミューオン数とタウ数が重要であると考えそれらの関係に注意を払っている。具体的にはLmu-Ltau模型分類される模型についての研究で昨年度論文を一編出版できた。もう一つはミューオン原子を用いてレプトンフレーバーの破れを見る、つまり他のレプトンフレーバーとの関連を探すことで、それについても論文を出版した。最後の一つは初期宇宙でのレプトンフレーバーの役割で、今年度中に最後の一つについても成果を出したいと考えている。
一方で、ミューオン原子を使った新しい物理の探索についても新たに思いついた可能性がある。これは柱の一つであるLmu-Ltau模型との関連も議論できそうなので、この研究課題にふさわしいと考えており、その点について研究を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は初期宇宙におけるレプトンフレーバーの破れの意味を探るべく、元素合成との関わりと、それに付随する暗黒物質との関わりについて研究を進める。特に、何らかの意味での検出可能性について研究を進めている。特定のシナリオにこだわりすぎると、検出可能性がないという結論に陥る可能性があり、一方であまりに一般論を展開すると何も主張していないことになるので、現実味のあるシナリオで検出可能性を探るという内容にしたい。
また、ミューオン原子を使ったLmu-Ltau模型の検証の可能性に気がついたのでこれについてなるべく早く研究を進めたい。一方で、ミューオン原子を使った検証は精密測定になるため、そもそも標準理論での計算が十分な精度があるのか注意を払い、必要に応じて標準理論での計算を我々の手で再度精密化しその精度を確保したい。
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