L=-65スファレロン過程

まずレプトン数を作る

B=0

L=-100

B=0 L=0 B=35

L=-65

まずレプトン数を作る

B=0

L=-100

B=0 L=0 B=35

L=-65

スファレロン過程

熱平衡で B≠0 が残る！

N

e e

-N

h ≠ h

L B

-100

スファレロン

レプトジェネシス [Fukugita, Yanagida, ʼ86]

B ≃ −

熱平衡

(28/51 ) L

B > 0

非平衡プロセス

𝜈

ββ崩壊）

• 宇宙のバリオン数（物質反物質）非対称性

宇宙のバリオン数（物質反物質）非対称性って？

いつ作られたのか？

作るには何が必要か？ → 標準模型を超える物理が必要！

• レプトジェネシス

なぜ「レプト」ジェネシスなのか？

右巻きニュートリノは一人三役いろんなレプトジェネシス

例

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

N

e e

-N

h ≠ h

右巻きニュートリノの崩壊（CP-violating)

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

：宇宙の物質反物質非対称性の起源

eV keV MeV GeV

ニュートリノ

ν ₁ , ν ₂ , ν ₃

e, μ, τ

クォーク

u, d, s, c, b, t

クォーク、レプトンの質量

・・・何でニュートリノだけこんなに軽いの？

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

：宇宙の物質反物質非対称性の起源

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

他のクォーク、レプトンの質量

Higgs の期待値（〜100 GeV）に比例。

L = y _Q HQ _L Q _R

→ m _Q = y _Q ⟨H⟩

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

ニュートリノの質量

のときニュートリノが軽いのは自然。

(seesaw機構)

L = y _ν HN _R ν _L + 1

2 M _R N _R ^c N _R + h . c .

→ m _N,heavy ≃ M _R , m _ν,light ≃ y _ν ² ⟨H⟩ ² M _R

M _R ≫ ⟨H⟩

① レプトジェネシス

：宇宙の物質反物質非対称性の起源

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

さらにこのとき軽い方のニュートリノもマヨラナになり non-zero の

0νββ

崩壊が予言される。

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

：宇宙の物質反物質非対称性の起源

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

^{：seesaw機構}

③ クォーク・レプトンを統一

( ) U ^R ( ) ^d ^R ( ) _ν ^e _e ^L

U

( ) d ^L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) ^e ^R

(1,1) +1

SU(3) SU(2) U(1)

標準模型のクォーク・レプトンの量子数・・・バラバラ

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

：宇宙の物質反物質非対称性の起源

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

^{：seesaw機構}

③ クォーク・レプトンを統一

U

( d L R R L R R ^U ^e ^ν ^e ^e ^d ^N

)

16 SO(10) 大統一

=

全てのクォークレプトンが統一され、量子数も説明される。

(1,1) +1

( ) U ^R ( ) ^d ^R ( ) _ν ^e _e ^L

U

( ) d ^L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) ^e ^R

(1,1) +1

N

(1,1) ^０

+

SU(3) SU(2) U(1) (↑↓ ↓↓↑)

(↑↓ ↓↑↓) ( ↑↓ ↑↓↓ ) (↓↑ ↓↓↑) (↓↑ ↓↑↓) (↓↑ ↑↓↓) (↑↑ ↑↑↓) (↑↑ ↑↓↑) ( ↑↑ ↓↑↑ ) (↓↓ ↑↑↓) (↓↓ ↑↓↑) (↓↓ ↓↑↑) (↑↓ ↑↑↑) (↓↑ ↑↑↑) (↑↑ ↓↓↓) ( ↓↓ ↓↓↓ )

=

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

：宇宙の物質反物質非対称性の起源

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

^{：seesaw機構}

③ クォーク・レプトンを統一

U

( d L R R L R R ^U ^e ^ν ^e ^e ^d ^N

)

16 SO(10) 大統一

=

全てのクォークレプトンが統一され、量子数も説明される。

(1,1) +1

( ) U ^R ( ) ^d ^R ( ) _ν ^e _e ^L

U

( ) d ^L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) ^e ^R

(1,1) +1

N

(1,1) ^０

+

SU(3) SU(2) U(1)

𝜈

ββ崩壊）

• 宇宙のバリオン数（物質反物質）非対称性

宇宙のバリオン数（物質反物質）非対称性って？

いつ作られたのか？

作るには何が必要か？ → 標準模型を超える物理が必要！

• レプトジェネシス

なぜ「レプト」ジェネシスなのか？

右巻きニュートリノは一人三役いろんなレプトジェネシス

例

Thermal Leptogenesis

[Fukugita, Yanagida,ʼ86, …… Buchmuller, Plumacher, Di Bari,……]

via RH

𝜈

oscillation (

𝜈

MSM)

[Akhmedov, Rubakov, Smirnov,ʼ98, Asaka, Shasposhnikov,ʼ05……]

via neutrino oscillation (with the LHLH operators)

[… Hamada, Kitano, Yin ,ʼ18……]

Leptogenesis from Inﬂaton Decay

[…… Kumekawa, Moroi, Yanagida,ʼ94,… Asaka, KH, Kawasaki, Yanagida,ʼ99……]

Leptogenesis from RH-Sneutrino dominated Universe

[Murayama, Yanagida,ʼ93, …… KH, Murayama, Yanagida,ʼ01……]

[Murayama, Suzuki, Yanagida, Yokoyama,ʼ93,… … ]

Aﬄeck-Dine Leptogenesis

[Murayama, Yanagida,ʼ93, …… Asaka, Fujii, KH, Yanagida,ʼ00, Fujii, KH, Yanagida,ʼ01, ……]

+ many others …

※ 右巻きニュートリノも “sterile neutrino” や “heavy neutral lepton” など色んな呼び方をされています。

いろんなレプトジェネシス

ドキュメント内 2021_0212_Hamaguchi (ページ 48-60)

B=0

L=-100

B=0 L=0 B=35

L=-65

B=0

L=-100

B=0 L=0 B=35

L=-65

N

e e

-N

h ≠ h

L B

L B

-100

レプトジェネシス [Fukugita, Yanagida, ʼ86]

B ≃ −

(28/51 ) L

B > 0

もくじ

𝜈

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

N

e e

-N

h ≠ h

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

eV keV MeV GeV

ν 1 , ν 2 , ν 3

e, μ, τ

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？

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

L = y Q HQ L Q R

→ m Q = y Q ⟨H⟩

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

L = y ν HN R ν L + 1

2 M R N R c N R + h . c .

→ m N,heavy ≃ M R , m ν,light ≃ y ν 2 ⟨H⟩ 2 M R

M R ≫ ⟨H⟩

① レプトジェネシス

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

0νββ

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

③ クォーク・レプトンを統一

( ) U R ( ) d R ( ) ν e e L

U

( ) d L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) e R

(1,1) +1

SU(3) SU(2) U(1)

マヨラナ右巻きニュートリノは一人三役

① レプトジェネシス

② (小さな)ニュートリノ質量を説明

③ クォーク・レプトンを統一

U

( d L R R L R R U e ν e e d N

)

16

SO(10) 大統一

=

(1,1) +1

( ) U R ( ) d R ( ) ν e e L

U

( ) d L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) e R

(1,1) +1

N

(1,1) ０

+

SU(3) SU(2) U(1) (↑↓ ↓↓↑)

(↑↓ ↓↑↓) ( ↑↓ ↑↓↓ ) (↓↑ ↓↓↑) (↓↑ ↓↑↓) (↓↑ ↑↓↓) (↑↑ ↑↑↓) (↑↑ ↑↓↑) ( ↑↑ ↓↑↑ ) (↓↓ ↑↑↓) (↓↓ ↑↓↑) (↓↓ ↓↑↑) (↑↓ ↑↑↑) (↓↑ ↑↑↑) (↑↑ ↓↓↓) ( ↓↓ ↓↓↓ )

=

ν ₁ , ν ₂ , ν ₃

L = y _Q HQ _L Q _R

→ m _Q = y _Q ⟨H⟩

L = y _ν HN _R ν _L + 1

2 M _R N _R ^c N _R + h . c .

→ m _N,heavy ≃ M _R , m _ν,light ≃ y _ν ² ⟨H⟩ ² M _R

M _R ≫ ⟨H⟩

( ) U ^R ( ) ^d ^R ( ) _ν ^e _e ^L

( ) d ^L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) ^e ^R

( d L R R L R R ^U ^e ^ν ^e ^e ^d ^N

( ) U ^R ( ) ^d ^R ( ) _ν ^e _e ^L

( ) d ^L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) ^e ^R

(1,1) ^０

( d L R R L R R ^U ^e ^ν ^e ^e ^d ^N

( ) U ^R ( ) ^d ^R ( ) _ν ^e _e ^L

( ) d ^L

(3,2) +1/6 (3,1) - -2/3 (3,1) - +1/3 (1,2)- 1/2 ( ) ^e ^R

(1,1) ^０