[論文レビュー] 4321... axion

Javier Fuentes-Martín, Mario Reig+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、B中間子崩壊における軽レプトンフラバー不変性の兆候を説明する最小限のU₁ベクトルレプトクォーカー模型において、強いCP問題に対する二アキソン解を提案し、アキソン物理学とレプトンフラバー不変性の破れを結びつける。モデルのパrameter空間は、自然にダークマターを説明でき、Peccei-Quinn機構がニュートリノ質量生成に接続されるUV完備化を提供することが示された。

ABSTRACT

We analyze the strong CP problem and the implications for axion physics in the context of $U_1$ vector leptoquark models, recently put forward as an elegant solution to the hints of lepton flavor universality violation in B-meson decays. It is shown that in minimal gauge models containing the $U_1$ as a gauge boson, the Peccei-Quinn solution of the strong CP problem requires the introduction of two axions. Characteristic predictions for the associated axions can be deduced from the model parameter space hinted by B-physics, allowing the new axion sector to account for the dark matter of the Universe. We also provide a specific ultraviolet completion of the axion sector that connects the Peccei-Quinn mechanism to the generation of neutrino masses.

研究の動機と目的

• B中間子崩壊における軽レプトンフラバー不変性の破れの兆候を説明するU₁ベクトルレプトクォーカー模型において、強いCP問題を扱う。
• Peccei-Quinn機構が、追加の微調整を導入することなく、このようなモデルに一貫して埋め込まれるかどうかを検証する。
• 予測されたアキソン系の宇宙論的妥当性、特にダークマターを説明できる可能性を検討する。
• Peccei-Quinn対称性がニュートリノ質量生成に接続されるUV完備フレームワークを構築する。

提案手法

• U₁ベクトルレプトクォーカー模型の異常構造を分析し、Peccei-Quinn対称性が強いCP問題と一貫するかを評価する。
• 二つのアキソンが異常をキャンセルし、強いCPパラメータを安定化させる条件を特定する。
• B物理学の異常からの制約を用いてモデルのパrameter空間をマッピングし、アキソン質量と結合定数の予測を導出する。
• 重いベクトル型フェルミオンを含むシー・スイッチ型メカニズムを介してUV完備化を構築し、Peccei-Quinn対称性が誘発するダイナミクスと同一のものからニュートリノ質量を生成する。
• アキソンの崩壊定数と結合定数を評価し、宇宙論的および天体物理学的制約と整合するかを検証する。
• 最も軽いアキソンの残存密度を評価し、ダークマター候補としての可能性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最小限のU₁ベクトルレプトクォーカー模型において、B物理学の異常を説明するモデルが、Peccei-Quinn機構を一貫して実現できるか。
• RQ2 このようなモデルにおいて、異常をキャンセルし、強いCP問題を解消するために必要なアキソンの数はいくつか。
• RQ3 アキソン系の予測された性質は何か。それらは観測されたダークマター密度を説明できるか。
• RQ4 Peccei-Quinn対称性を、ニュートリノ質量の自然生成に繋がる形でどのようにUV完備化できるか。
• RQ5 B物理学の異常データは、アキソン質量と結合定数パラメータにどのような制約を課えるか。

主な発見

• 最小限のU₁ベクトルレプトクォーカー模型では、異常をキャンセルし、強いCP問題を解消するために二つのアキソンが必要である。
• B物理学の異常からの制約を受けるモデルのパrameter空間は、ダークマターの残存密度と整合するアキソン質量と結合定数を予測する。
• モデルの妥当なパrameter範囲内では、最も軽いアキソンが観測されたダークマター密度を自然に説明できる。
• Peccei-Quinn対称性がシー・スイッチ型メカニズムに接続されるUV完備化が構築された。このメカニズムによりニュートリノ質量が生成される。
• アキソンの光子および核子への結合定数は、近い将来の実験的探索の範囲内に予測される。
• アキソン物理学、ダークマター、ニュートリノ質量生成が、動的につながる統一的フレームワークが実現された。