熱的生成シナリオにおける暗黒物質の有限温度効果を含めた残存量計算

热生产场景中包含有限温度效应的暗物质残留量计算

基本信息

批准号：
13J03345
负责人：
山中真人
金额：
$ 2.76万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では暗黒物質の正体や宇宙の物質・反物質非対称の起源の解明を目標とする。今日の宇宙における暗黒物質の存在量や物質・反物質非対称の度合は未知の素粒子模型が持つパラメーターの関数として算出される。これらの算出値と観測値を比較することで、初期宇宙の残存物をプローブとして未知模型を探り出すことができる。しかし、言い換えれば、初期宇宙における上述の量の算出精度が不十分であれば、未知模型に対し精度不十分な予言・制限をもたらし、最悪の場合、間違った理解を導き得る。本課題は、特に、初期宇宙という「入れ物」を適切に扱いながら上述の量を計算し、未知模型に対する初期宇宙残存物プローブの高精度化を目指した。今年度、E6群を基にした大統一模型を枠組みとし、宇宙の物質・反物質非対称について研究した。この模型における物質・反物質非対称はレプトジェネシスと呼ばれるシナリオからもたらされる。レプトジェネシスに関わる本模型の特徴として、右巻きニュートリノの質量、及び、右巻きニュートリノと電子・ミューオン・タウレプトンそれぞれの相互作用が対称性により定まるという点が挙げられる。先行研究により、電子数・ミューオン数・タウレプトン数それぞれは背景温度と背景場に応じ、異なる形で時間発展、並びに、バリオン非対称へ転換することが知られている。本研究は、E6大統一模型における物質・反物質非対称生成の成否を明らかにするため、模型の対称性から定まる右巻きニュートリノ崩壊由来の電子数・ミューオン数・タウレプトン数それぞれを、超対称化の効果も含め、精確に算出した。これにより、E6大統一模型において今日観測される物質・反物質非対称が実現されることを明らかにした。また、本研究により、レプトンフレーバーの差異と超対称化を同時に取り入れたうえでの物質・反物質非対称の数値結果が初めて示された。

该研究主题旨在阐明暗物质的真实本质以及宇宙中材料和反物质不对称的起源。当今宇宙中的深色物质以及材料和反物质不对称程度是根据未知基本粒子模型所具有的参数计算的。通过将这些计算值与观察值进行比较，可以使用早期宇宙的其余对象作为探针搜索未知模型。但是，换句话说，如果早期宇宙中上述量的计算准确性不足，则将导致对未知模型的预测和局限性，并且在最坏的情况下，可能会导致错误的理解。这项任务尤其是通过计算上述量，同时适当处理早期宇宙的“容器”，以提高早期宇宙对未知模型的剩余探针的准确性。今年，我们使用基于E6组的大统一模型作为框架研究了宇宙的材料和反物质不对称。该模型中的材料 - 态不对称来自一种称为瘦化的情况。该模型涉及瘦肉的一个特征是，右手中微子的质量以及右手中微子和电子穆恩 - 泰尔普顿的相互作用由对称性确定。先前的研究表明，根据背景温度和背景场，分别以不同的方式将电子数，灵恩数和塔雷普通数分别以不同的方式进行了时间流化，并将转换为不对称。在这项研究中，为了阐明在E6大统一模型中材料和反物质不对称产生的成功或失败，我们准确地计算了右手中微子decay的电子，muons和taurepton的数量，这些中微子decay由模型的对称性确定，包括模型的效果。这表明今天观察到的材料和反物质不对称性将在E6大统一模型中实现。此外，这项研究还显示了材料和反物质不对称的第一个数值结果，它们同时融合了Lepton风味和超对称性的差异。