暗黒物質から探る標準模型を超えた新物理

从暗物质探索出超越标准模型的新物理学

• 批准号: 20H01898
• 负责人: 淺賀 岳彦
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01898/
• 关键词: 暗黒物質; ニュートリノ質量; 右巻きニュートリノ; 実験検証; ニュートリノ; マヨラナ性; 新物理

本研究では、ニュートリノ質量起源の問題を解決する理論として、標準模型に右巻きニュートリノを導入した模型における暗黒物質の実験検証について研究を進めている。今年度は、右巻きニュートリノが暗黒物質となるシナリオを検討し、この暗黒物質を直接検証法により探索可能か研究を進めた。特に、我々の天の川銀河に束縛されている暗黒物質が実験室内の物質と衝突した際、物質（原子核や電子）が得る反跳エネルギーをシグナルにした探索法を検討した。右巻きニュートリノ暗黒物質の質量が１０ keV 程度と軽いため、十分な大きさの反跳エネルギーを得るためには、原子中の原子核より束縛電子との散乱に着目する方が良い。そこで、暗黒物質反応による電子反跳エネルギーのスペクトルを求めることにした。準備研究として、入射粒子として右巻きニュートリノではなく、通常の左巻きニュートリノの場合を検討した。Roothaan-Hartree-Fock近似に基づく原子中の電子分布を考慮して、電子型左巻きニュートリノとHe, Ne, Xe原子との散乱による反跳エネルギーのスペクトルを求めた。入射エネルギーが低く、標的原子の原子番号が大きくなると束縛の効果による自由電子と比較して散乱断面積が小さくなることがわかった。得られた反跳エネルギーのスペクトルは、暗黒物質の信号の背景事象となるため、貴重な成果となった。上記の準備のもと、現在右巻きニュートリノ暗黒物質による反跳エネルギーのスペクトル、およびシグナル強度の評価を進めている。

在这项研究中，我们正在对标准模型中引入右手中微子的模型进行暗物质的实验验证研究，作为解决中微子质量起源问题的理论。今年，我们考虑了右旋中微子变成暗物质的场景，并研究了是否有可能使用直接验证方法来寻找这种暗物质。特别是，我们研究了一种搜索方法，当与银河系结合的暗物质与实验室中的物质碰撞时，该方法使用物质（原子核和电子）获得的反冲能量作为信号。右手中微子暗物质的轻质量约为10 keV，因此为了获得足够的反冲能量，最好集中于束缚电子而不是原子核的散射。因此，我们决定获得暗物质反应产生的电子反冲能谱。作为初步研究，我们考虑了普通左手中微子而不是右手中微子作为入射粒子的情况。考虑到基于 Roothaan-Hartree-Fock 近似的原子中的电子分布，我们获得了由于电子左手中微子与 He、Ne 和 Xe 原子之间的散射而产生的反冲能谱。研究发现，当入射能量较低且目标原子的原子序数增加时，由于结合效应，与自由电子相比，散射截面变得更小。获得的反冲能谱是一个有价值的结果，因为它可以作为暗物质信号的背景现象。基于上述准备，我们目前正在评估右旋中微子暗物质的反冲能谱和信号强度。

项目成果

Direct baryogenesis in the broken phase

破碎阶段的直接重子发生

• DOI: 10.1007/jhep07%282020%29174
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 5.4
• 作者: Takehiko Asaka (Niigata U.); Hiroyuki Ishida (KEK; Tsukuba); Wen Yin (KAIST; Taejon)
• 通讯作者: Taejon)

Lepton flavor model with modular A4 symmetry in large volume limit

大体积限制下模块化A4对称的轻子风味模型

• DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135956
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 4.4
• 作者: Asaka Takehiko;Heo Yongtae;Yoshida Takahiro
• 通讯作者: Yoshida Takahiro

Modular symmetry and baryon asymmetry of the universe

宇宙的模对称性和重子不对称性

• 发表时间: 2021
• 作者: Takahiro Yoshida

KAIST(韓国)

韩国科学技术院（韩国）

Direct baryogenesis in the broken phase

破碎阶段的直接重子发生

• DOI: 10.1007/jhep07%282020%29174
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 5.4
• 作者: Takehiko Asaka (Niigata U.); Hiroyuki Ishida (KEK; Tsukuba); Wen Yin (KAIST; Taejon)
• 通讯作者: Taejon)