文部科学省 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 領域番号 6105 Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas

地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化

計画研究 E01 物質の起源を解明する新たな素粒子模型と初期宇宙進化の理論研究

 本計画研究は、(1) 物質反物質非対称性の起源およびニュートリノ質量生成機構の解明、(2) 暗黒物質の正体・起源の解明、(3) (1), (2) を含む、新たな素粒子模型・宇宙シナリオの構築を目的とした、理論的研究を行う。宇宙進化の時間軸の中では、インフレーションから物質反物質非対称性の生成、暗黒物質生成、宇宙の構造形成までの、進化の前半に関連する研究を行い、進化の後半を扱うE02 班の研究と接続する。素粒子、原子核、宇宙の3分野のメンバーによる理論研究によって、以下の研究を進め、領域内のほぼ全ての計画研究と連携する。

 (1)計画研究 A01, A02 と連携する。本計画研究では物質反物質非対称性の起源として、主にレプトジェネシスを考え、それに伴いニュートリノ質量はシーソー機構で生成されると考える。このときニュートリノはマヨラナとなり、0ν2β崩壊を予言する。(1-i)レプトジェネシスの深化と発展:レプトジェネシスによるバリオン数生成について、文献上の複雑な計算を整理・発展し、public code の公開を目指す。またレプトジェネシスと無矛盾なニュートリノ質量行列模型の構築と0ν2β崩壊への予言を行う。(1-ii) 第一原理的手法を用いた0ν2β崩壊の原子核行列要素の見積もり精度を向上する。

 (2)暗黒物質は WIMP と非 WIMP の両方を対象とし、計画研究 B01, B02, D02 と連携する。 (2-i) WIMP 暗黒物質について最新の実験・観測を取り入れた系統的、包括的な研究を行う。(2-ii) WIMP, 非 WIMP (warm DM など) などのシミュレーションを用いた暗黒物質分布の見積もりを行う。 (2-iii)アクシオンや ALPs を含む非 WIMP 暗黒物質の多様なシナリオ構築とその検証方法を提案する。

 (3)領域全体の横串となる研究を行う。(3-i) 宇宙の物質反物質非対称性と暗黒物質の起源をつなげるシナリオである Asymmetric Dark Matter についての系統的、包括的研究を行う。(3-ii) インフレーションを含む素粒子模型・宇宙シナリオの構築を行う。

メンバー

[代表]

濱口幸一 Koichi, HAMAGUCHI
東京大学 准教授 素粒子理論
総括、反物質消失の理論

[分担]
松本重貴 Shigeki, MATSUMOTO
東京大学 准教授 素粒子理論
暗黒物質理論

長峯健太郎 Kentaro, NAGAMINE
大阪大学 教授 理論天文学、宇宙物理
暗黒物質シミュレーション

Thomas, MELIA
東京大学 特任助教 素粒子理論
暗黒物質理論

柳田勉 Tsutomu, YANAGIDA
東京大学 特任教授 素粒子理論
素粒子模型構築

はじめに

成果

  • 計画研究 A01
  • 計画研究 A02
  • 計画研究 B01
  • 計画研究 B02
  • 計画研究 C01
  • 計画研究 D01
  • 計画研究 D02
  • 計画研究 E01
  • 計画研究 E02
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