ニュートリノ質量力学の三位一体性から迫るマヨラナ位相と世代の物理

本研究の目的はニュートリノの性質を通じて世代の謎をはじめとした標準理論の謎に迫ることである。そのためニュートリノに関わるようなスカラー場の力学を中心として、これまでに捉えられていなかった側面から多角的に追究する。課題となるスカラー場は、宇宙論的帰結から位相や世代構造などを通じてさまざまな現象を生み出すため、多様なエネルギースケールや検出方法を用いて集約した検証が行えることは大きな利点である。以下、今年度の各実績内容を述べる。まず前年度に引き続き、右手型ニュートリノに質量を与えるスカラー場に起源をもつ擬南部ゴールドストーン粒子が、右手型ニュートリノと世代を変える結合をもつ場合においてその効果を考察した。とくに擬南部ゴールドストーン粒子を含む崩壊過程による宇宙のバリオン数生成を議論した。現在はこの軽い擬南部ゴールドストーン粒子の宇宙論的・天体現象的な検証可能性を追究している。また、マヨロンやアクシオンなどの擬南部ゴールドストーンの生成・検証はひも状ソリトンとの関連が重要である。とくにひもが超伝導電流をもつような場合について、電流の量子論的な安定性を詳細に解析し、超伝導ひも状ソリトンが我々の宇宙に現存しうるかどうかを多面的に検証した。さらに別の観点から、標準理論には含まれない一重項実スカラーがヒッグス場と混合する状況を考察した。実スカラー場が軽い場合には恒星中においてさまざまな過程により生成されうるため、冷却過程から質量や結合への制限を評価できる。その結果、従来得られていた制限は結合定数についてかなり過大評価していることを明らかにした。

本研究の目的はニュートリノの性質を通じて世代の謎をはじめとした標準理論の謎に迫ることである。そのためニュートリノに関わるようなスカラー場の力学を中心として、これまでに捉えられていなかった側面から多角的に追究する。課題となるスカラー場は、宇宙論的帰結から位相や世代構造などを通じてさまざまな現象を生み出すため、多様なエネルギースケールや検出方法を用いて集約した検証が行えることは大きな利点である。以下、今年度の各実績内容を述べる。まず前年度に引き続き、右手型ニュートリノに質量を与えるスカラー場に起源をもつ擬南部ゴールドストーン粒子が、右手型ニュートリノと世代を変える結合をもつ場合においてその効果を考察した。とくに擬南部ゴールドストーン粒子を含む崩壊過程による宇宙のバリオン数生成を議論した。現在はこの軽い擬南部ゴールドストーン粒子の宇宙論的・天体現象的な検証可能性を追究している。また、マヨロンやアクシオンなどの擬南部ゴールドストーンの生成・検証はひも状ソリトンとの関連が重要である。とくにひもが超伝導電流をもつような場合について、電流の量子論的な安定性を詳細に解析し、超伝導ひも状ソリトンが我々の宇宙に現存しうるかどうかを多面的に検証した。さらに別の観点から、標準理論には含まれない一重項実スカラーがヒッグス場と混合する状況を考察した。実スカラー場が軽い場合には恒星中においてさまざまな過程により生成されうるため、冷却過程から質量や結合への制限を評価できる。その結果、従来得られていた制限は結合定数についてかなり過大評価していることを明らかにした。