標準模型を越える素粒子模型が持つべき理論構造の研究

超越标准模型的基本粒子模型应具备的理论结构研究

• 批准号: 14J05862
• 负责人: 柏瀨 翔一
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05862/
• 关键词: インフレーション; ニュートリノ; 暗黒物質; 宇宙のバリオン数; 標準模型の拡張; バリオン数

素粒子標準模型はTeV領域までの高エネルギー実験の結果をほとんど正しく説明できるが、この模型の枠組みでは説明できない問題も明らかになっており、標準模型を越える模型が要求されている。特に、ニュートリノ質量、暗黒物質の存在、宇宙のバリオン数非対称性およびインフレーションは、観測・実験結果に基づく問題であるため、標準模型を越える模型構築に向けた重要な手がかりとなる。そこで、本研究では、ニュートリノ質量と暗黒物質の存在を説明する拡張模型の一つであるMa模型に注目し、これをさらに拡張することで宇宙のバリオン数非対称性とインフレーションを説明する模型の構築に取り組んだ。ここでは、Ma模型の拡張として複素スカラー場を導入し、インフレーションを実現する模型を考えた。この模型は、複素スカラー場がニュートリノ質量生成にも重要な役割を果たすという点で興味深い。さらに、この模型ではインフラトンの崩壊による宇宙の再加熱時にレプトン数生成が起こりうる。ここで生成されたレプトン数は、散乱過程とスファレロン過程を経てバリオン数となる。このとき重要となるパラメーターはニュートリノ振動実験および暗黒物質探査実験によって制限される。そこで、これらの制限を満たすパラメーターを用い、バリオン数生成量を定量的に評価した。また、上で導入した複素スカラー場に代わって、重力と結合する実スカラー場によるインフレーションのシナリオについても考えた。このシナリオにおけるレプトン数生成には実スカラーを二つ導入する必要があるが、この場合、実スカラー場の散乱過程のユニタリティーがインフレーションのエネルギースケールに達する前に破れる可能性がある。この問題は重力と実スカラー場の結合定数を階層的にとることで回避することができるため、この制限の下でバリオン数生成量を評価し、実験・観測結果に矛盾なくバリオン数が生成されることを示した。

虽然基本粒子标准模型可以正确解释高达TeV区域的高能实验的大部分结果，但在该模型框架内无法解释的问题已经变得清晰，超越标准模型的模型是必需的。特别是中微子质量、暗物质的存在、宇宙的重子数不对称性和暴胀都是基于观测和实验结果的问题，因此为构建超越标准模型的模型提供了重要线索。因此，在本研究中，我们将重点关注Ma模型，它是解释中微子质量和暗物质存在的扩展模型之一，并通过进一步扩展它，我们将构建一个解释重子数不对称性和我研究过宇宙中的通货膨胀。在这里，我们引入了一个复标量场作为 Ma 模型的扩展，并考虑了一个实现暴胀的模型。这个模型的有趣之处在于，复杂的标量场在中微子的大规模生产中也发挥着重要作用。此外，在这个模型中，由于暴胀子的衰变，在宇宙重新加热期间可能会产生轻子数。这里产生的轻子数通过散射过程和闪子过程变成重子数。此时的重要参数受到中微子振荡实验和暗物质探测实验的限制。因此，我们使用满足这些限制的参数定量评估了重子数的产生。我们还考虑了使用与重力相结合的实标量场而不是上面介绍的复杂标量场的膨胀场景。这种情况下的轻子数生成需要引入两个实标量，但在这种情况下，实标量场的散射过程的幺正性可能在达到暴胀能量尺度之前被打破。通过分层确定重力与实标量场之间的耦合常数可以避免这个问题，因此可以在此限制下评估重子数的产生，并且产生的重子数与实验和观测结果一致。

项目成果

Constrained inflaton due to a complex scalar

• DOI: 10.1088/1475-7516/2015/09/039
• 发表时间: 2015-05
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Romy H. S. Budhi;Shoichi Kashiwase;D. Suematsu

修正輻射シーソーにおけるインフレーション

改进的辐射跷跷板中的通货膨胀

• 发表时间: 2014
• 作者: Romy H. S. Budhi;S. Kashiwase and D. Suematsu;Shoichi Kashiwase;柏瀬翔一;柏瀬翔一;柏瀬翔一;Shoichi Kashiwase;Shoichi Kashiwase;柏瀬翔一;柏瀬翔一
• 通讯作者: 柏瀬翔一

Inflation in a modified radiative seesaw model

改进的辐射跷跷板模型中的通货膨胀

• DOI: 10.1103/physrevd.90.113013
• 发表时间: 2014
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Romy H. S. Budhi;S. Kashiwase and D. Suematsu
• 通讯作者: S. Kashiwase and D. Suematsu

Lepton number asymmetry via inflaton decay in a modified radiative seesaw model.

改进的辐射跷跷板模型中暴胀子衰变导致的轻子数不对称。

• DOI: 10.1016/j.physletb.2015.08.062
• 发表时间: 2015
• 期刊: Physics Letters B
• 影响因子: 4.4
• 作者: Shoichi Kashiwase;Daijiro Suematsu.
• 通讯作者: Daijiro Suematsu.

Inflation due to a nonminimal coupling of singlet scalars in the radiative seesaw model

辐射跷跷板模型中单重态标量的非最小耦合导致的暴胀

• DOI: 10.1103/physrevd.93.013022
• 发表时间: 2016
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Romy H. S. Budhi;Shoichi Kashiwase;Daijiro Suematsu.
• 通讯作者: Daijiro Suematsu.