Exploring new physics via the multi-faceted examination of the lepton number violation

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我々はレプトン数の破れを伴うある１つの新物理模型に着目し、その現象論を研究した。この模型では新しく追加された右巻きニュートリノのマヨラナ質量によってレプトン数が破れており、これが量子効果を通じて、現在観測されているニュートリノの微小質量を生成する。また、この模型は拡張されたヒッグスポテンシャルを含んでおり、これによって暗黒物質、バリオン数非対称性の問題も同時に説明できる可能性がある。この模型は約１０年前に提唱されたものであるが、模型におけるバリオン数生成について十分な研究は行われておらず、この模型が真にバリオン数非対称性を説明しうるかは未解明であった。また、この模型におけるバリオン数生成の物理と、ニュートリノ質量やレプトン数の破れ、暗黒物質の物理などとの相互関係についても明らかにされていないままであった。我々はこの模型を基に、現在までの様々な実験からの制限を満たすように拡張した新物理模型を構築した。具体的にはヒッグスポテンシャルにおけるソフトに破れた離散対称性を放棄し、より一般的な模型拡張した。これにより、ヒッグスポテンシャルと湯川セクターそれぞれにCP対称性を破る独立な位相が導入される為、実験からの制限を満たしつつバリオン数非対称を説明することができるようになる。この新物理模型におけるニュートリノ物理、暗黒物質の物理、レプトンフレーバーの物理、バリオン数生成の物理などを調べ上げ、実験的、理論的制限をすべて満たしつつニュートリノ質量、暗黒物質、バリオン数非対称性を全て同時に説明するベンチマークシナリオを発見した。