Phenomenological study of physics beyond the Standard Model by neutrinos

中微子对超出标准模型的物理现象学研究

基本信息

批准号：
21K03578
负责人：
安田修
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

現在建設中である日本のT2HK実験とアメリカのDUNE実験では、CP位相が決定されると期待されている。一方、これまでの解析では地球密度の不定性は考慮されて来なかったが、CP位相を精度良く測定するには、地球物質密度の不定性がCP位相の測定にどれだけ影響するかも考慮する必要が出てくる時代になってきた。特に基線長の長いDUNE実験では、物質効果が大きく影響するため、地球密度不定性を考慮することが必要である。地球の物質密度の不定性については、地球物理の研究者Geller-Hara(2001年)によって、5%程度が妥当であると議論されているが、この研究では密度の不定性が悲観的な場合も含めて、0%、5%、10%の場合にCP位相の測定値の精度について調べた。その結果、基線長の長いDUNEでは、物質効果が比較的大きいため、無視出来ない効果が存在することがわかった。研究代表者による昨年の研究により、(3+1)-スキームで新たに現れる混合角θ(41)、θ(42)、θ(43)のうち、(i) θ(41)≠0、θ(42)=θ(43)=0の場合と(ii) θ(41)=0、θ(42)≠0、θ(43)≠0の場合に、それぞれ２種類間の混合の問題に帰着することが示され、解析的なニュートリノ振動確率の解析的表式が与えられている。一方、LSND実験とMiniBooNE実験の結果はθ(41)≠0、θ(42)≠0の場合に対応し、高エネルギーの場合でも物質中におけるニュートリノ振動の確率を解析的に表すことは難しいことが知られている。この研究では、θ(41)≠0、θ(42)≠0の場合に、それぞれの混合角が小さいと仮定し、混合角に関する摂動論で解析的表式を与えた。その結果、ニュートリノモードではν(e)⇔ν(s)の混合角が増幅され、反ニュートリノモードでは反ν(μ)→反ν(s)の混合角が増幅されることがわかった。

目前正在建设中的日本T2HK实验和美国DUNE实验预计将确定CP相位。另一方面，虽然之前的分析没有考虑地球密度的不确定性，但为了准确测量CP相位，我们还必须考虑地球物质密度的不确定性对CP相位的测量有多大影响必要的时候已经到了。特别是在基线长度较长的DUNE实验中，物质效应影响较大，因此需要考虑地球密度的不确定性。关于地球物质密度的不确定性，地球物理学家 Geller-Hara (2001) 认为 5% 左右是合适的，但这项研究表明密度的不确定性是悲观的，我们研究了 CP 相位测量的准确性。 0%、5% 和 10%。结果发现，在基线长度较长的DUNE中，材质影响比较大，因此存在不可忽视的影响。课题组长去年的研究表明，在(3+1)方案中新出现的混合角θ(41)、θ(42)、θ(43)中，(i)θ(41)≠0 ，θ(42)=θ(43)=0 且 (ii)已经表明，在 θ(41)=0、θ(42)≠0 和 θ(43)≠0 的情况下，每种情况都会导致两种类型之间的混合问题，以及解析中微子的解析表达式给出了振荡概率。另一方面，LSND和MiniBooNE实验的结果对应了θ(41)≠0和θ(42)≠0的情况，这表明即使在高能量是已知的。在本研究中，我们假设当θ(41)≠0和θ(42)≠0时每个混合角都很小，并使用微扰理论给出了关于混合角的解析表达式。结果发现，在中微子模态下，ν(e)⇔ν(s)的混合角被放大，而在反中微子模态下，antiν(μ)→antiν(s)的混合角被放大。。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Neutrino oscillation phenomenology and impact of Professor Masatoshi Koshiba

小芝正俊教授的中微子振荡现象学及其影响

DOI：
10.1093/ptep/ptac056
发表时间：
2022
期刊：
Prog. Theor. Exp. Phys.
影响因子：
0
作者：
H. Fujii;K. Itakura;K. Miyachi;C. Nonaka;O. Yasuda
通讯作者：
O. Yasuda

書評「ニュートリノの物理学」

书评《中微子物理学》

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
数理科学
影响因子：
0
作者：
Wolter Hermann;Colonna Maria;Cozma Dan;Danielewicz Pawel;Ko Che Ming;Kumar Rohit;Ono Akira;Tsang ManYee Betty;Xu Jun;Zhang Ying-Xun;et al.;山口哲;金久発，花澤聡太，阪口真;安田修;山口哲;金久発，藤井僚太，阪口真，鈴木晴侯;安田修
通讯作者：
安田修

基盤C「ニュートリノによる標準模型を超える物理の象論的研究」

基础知识 C：“使用中微子对超出标准模型的物理进行想象性研究”