ダブルベータ崩壊への期待浜口幸一（東大理 & IPMU） ! 2015. 5. 16 「宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究」＠神戸大学ダブルベータ崩壊への期待ダブルベータ崩壊への期待 0νββ崩壊を発見して欲しい！ニュートリノのマヨラナ性が確定し、さらに・・・ • 右巻きニュートリノの存在と see-saw 機構 • レプトジェネシスに対する強力な間接証拠となる。もくじ 1. 0νββ崩壊 ! 2. 右巻きニュートリノ, seesaw, レプトジェネシス ! NE 3. 0νββ崩壊が見えたら W ! レプトジェネシスについて何が言えるか？もくじ 1. 0νββ崩壊 ! 2. 右巻きニュートリノ, seesaw, レプトジェネシス ! 3. 0νββ崩壊が見えたら W ! レプトジェネシスについて何が言えるか？ NE ちょっとだけこっちを先に・・・ 0νββ崩壊が見えたらレプトジェネシスについて何が言えるか？ based on a work ( in preparation ) with Kengo Shimada ↑ この科研費(E01班)による博士研究員です！結論 m⌫ee が分かれば（レプトジェネシスを仮定すると）右巻きニュートリノの質量の下限が分かる！ y r a M1[ GeV ] 1015 1014 n i m i l e r 1014 1013 1012 1012 no p in l a rm d e t ver 1011 1010 m⌫ee 1010 10 20 30 40 [ eV ] K. Hamaguchi, K. Shimada, in preparation Assumptions: M1 << M2,3. Without ﬂavor eﬀects. 結論 m⌫ee が分かれば（レプトジェネシスを仮定すると）右巻きニュートリノの質量の下限が分かる！ y r a M1[ GeV ] 1015 1014 n i m i l e r 1014 1013 1012 1012 no p in l a rm d e t ver 1011 1010 m⌫ee 1010 10 20 30 40 [ eV ] K. Hamaguchi, K. Shimada, in preparation Assumptions: M1 << M2,3. Without ﬂavor eﬀects. 結論 m⌫ee が分かれば（レプトジェネシスを仮定すると）右巻きニュートリノの質量の下限が分かる！ y r a M1[ GeV ] 1015 1014 n i m i l e r 1014 1013 1012 1012 no p in l a rm d e t ver 1011 1010 m⌫ee 1010 10 詳細を聞きたい方は是非 [ eV ] 嶼田くんをセミナーに呼んで下さい。 20 30 40 K. Hamaguchi, K. Shimada, in preparation Assumptions: M1 << M2,3. Without ﬂavor eﬀects. もくじ 1. 0νββ崩壊 ! 2. 右巻きニュートリノ, seesaw, レプトジェネシス ! NE 3. 0νββ崩壊が見えたら W ! レプトジェネシスについて何が言えるか？ 1. 0νββ崩壊 1. 0νββ崩壊 n β崩壊 n β崩壊 p e νe -e ν e p 1. 0νββ崩壊もしニュートリノ=反ニュートリノ（マヨラナ）なら・・・ n β崩壊 n β崩壊 p e νe = νe -e ν e p x 1. 0νββ崩壊もしニュートリノ=反ニュートリノ（マヨラナ）なら・・・ n p e νe νe n e p 0νββ崩壊！ 1. 0νββ崩壊もしニュートリノ=反ニュートリノ（マヨラナ）なら・・・ n p 0νββ崩壊！ e νe mνee νe n e p 0 m⌫ee @m⌫µe m⌫⌧ ⌧ m⌫eµ m⌫µµ m⌫⌧ µ 1 m⌫e⌧ m⌫µ⌧ A m⌫⌧ ⌧ p n 1. 0νββ崩壊 e e n p ( mixing 2 (mass) m⌫ee = m⌫1 |Ue1 |2 + m⌫2 |Ue2 |2 ei↵2 + m⌫3 |Ue3 |2 ei(↵3 ' 0.68 m⌫1 + 0.30 m⌫2 ei↵2 + 0.023 m⌫3 ei(↵3 : |Uei | : m2⌫i m2⌫j ν振動で測られている。 2 ) 2 ) Majorana CP phases （ν振動では見えない） p n 1. 0νββ崩壊 e e n p ( mixing 2 (mass) m⌫ee = m⌫1 |Ue1 |2 + m⌫2 |Ue2 |2 ei↵2 + m⌫3 |Ue3 |2 ei(↵3 ' 0.68 m⌫1 + 0.30 m⌫2 ei↵2 + 0.023 m⌫3 ei(↵3 : |Uei | : m2⌫i m2⌫j m⌫ee [eV] ν振動で測られている。 2 ) 2 ) Majorana CP phases （ν振動では見えない） Majorana CP phases による不定性 Minakata, Nunokawa, Quiroga arXiv:1402.6014 m⌫-lightest [eV] 2. 右巻きニュートリノ, seesaw, レプトジェネシス標準模型に右巻きニュートリノを足して・・・ ( U d ) L (3,2)+1/6 ( U )R ( (3,1)-2/3 d ( ) e )R L νe (3,1)+1/3 (1,2)-1/2 ( e )R N +(1,1)+1 (1,1)+1 (1,1)０ラグランジアンに右巻きのマヨラナ質量項と湯川相互作用項を足す。ノリトーニュき巻 1 右 + NR (i@/ + MR )NR + y⌫ NR `L H + h.c. 2 ヒッ荷 L = LSM 質量ナマヨラスン・・・これだけの模型。シンプル！トプレ電グ ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ( U d L U 10 R e R ) ( e νe L 5 d R ) SU(5) 大統一 + N (1,1)０ ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ( U d L U e R R ) ( e νe L 10 = ( ) e U d L 5 d R SU(5) 大統一 U R e R 16 νe L d R N1 R + ) N (1,1)０ SO(10) 大統一全てのクォークレプトンが統一！ ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ! ② 小さなニュートリノ質量を説明 ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ! ② 小さなニュートリノ質量を説明クォーク、レプトンの質量 eV keV MeV GeV e,μ,τ クォーク (u,d,s,c,b,t) ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ! ② 小さなニュートリノ質量を説明クォーク、レプトンの質量 eV ニュートリノ ((ν1,, ν2,, ν3)) keV MeV GeV e,μ,τ クォーク (u,d,s,c,b,t) ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ! ② 小さなニュートリノ質量を説明クォーク、レプトンの質量 eV keV MeV GeV e,μ,τ ニュートリノ ((ν1,, ν2,, ν3)) クォーク ! (u,d,s,c,b,t) ・・・何でニュートリノだけこんなに軽いの？ ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ! ② 小さなニュートリノ質量を説明 νL NR NR νL “シーソー機構” 右巻きニュートリノの質量ヒッグスヒッグス Yanagida, 79 Gell-Mann, Ramond, Slansky, 79 Minkowski, 77 ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ! ② 小さなニュートリノ質量を説明 νL NR NR νL “シーソー機構” 右巻きニュートリノの質量ヒッグス Yanagida, 79 Gell-Mann, Ramond, Slansky, 79 ヒッグス Minkowski, 77 マヨラナになる 0νββ崩壊！ ! 右巻きニュートリノは１人３役 ! ① 全てのクォーク・レプトンが統一 ! ② 小さなニュートリノ質量を説明 ③ 宇宙の物質＞反物質を説明出来る。 ! レプトジェネシス N e (sphaleron) h ≠ Fukugita, Yanagida, 86 N -e h CP-violating decay (observed) = (0.88 0.02) x 10-10 3. 0νββ崩壊が見えたらレプトジェネシスについて何が言えるか？ based on a work ( in preparation ) with Kengo Shimada 3. 0νββ崩壊が見えたらレプトジェネシスについて何が言えるか？ based on a work ( in preparation ) with Kengo Shimada L = LSM 1 + NR (i@/ + MR )NR + y⌫ NR `L H + h.c. 2 レプトジェネシス mνee 3. 0νββ崩壊が見えたらレプトジェネシスについて何が言えるか？ based on a work ( in preparation ) with Kengo Shimada 元は同じラグランジアン L = LSM 1 + NR (i@/ + MR )NR + y⌫ NR `L H + h.c. 2 レプトジェネシス何か情報を mνee 引き出せないか？結論 m⌫ee が分かれば（レプトジェネシスを仮定すると）右巻きニュートリノの質量の下限が分かる！ y r a M1[ GeV ] 1015 1014 n i m i l e r 1014 1013 1012 1012 no p in l a rm d e t ver 1011 1010 m⌫ee 1010 10 20 30 40 [ eV ] K. Hamaguchi, K. Shimada, in preparation Assumptions: M1 << M2,3. Without ﬂavor eﬀects.