[論文レビュー] A Supersymmetric Solution to the Solar and Atmospheric Neutrino Anomalies

G. Brooijmans|ArXiv.org|Aug 31, 1998

Neutrino Physics Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、有効相互作用を介したレプトンのフレーバー違反を通じて、太陽 neutrインと大気中性子の異常を同時に説明する、標準模型の超対称的拡張が提案されている。物質中における三ニュートリノ形式を用いて、大気中性子の観測された仰角依存性と太陽ニュートリノ欠損を再現するフレーバー遷移確率が導出され、新物理によるニュートリノ振動による統一的解決策を示唆している。

ABSTRACT

The formalism for neutrino flavor change induced by lepton family number violating interactions is developed for the three-neutrino case, and used to derive the corresponding flavor change probabilities in matter. Applied to the solar and atmospheric neutrino fluxes, it is argued that the observed anomalies, including the zenith dependence for the atmospheric case, could be due to such interactions.

研究の動機と目的

• スーパーカミオカンデやホームステイクなど、実験で観測された長年の太陽ニュートリノと大気中性子の異常を解決すること。
• 超対称的枠組みにおけるレプトン世代数の破れ相互作用が、両方の異常を同時に説明できるかどうかを検討すること。
• 物質中における三ニュートリノ振動の形式的取り扱い、ならびにフレーバー遷移確率の開発。
• 振動の主要な特徴である大気中性子データにおける仰角依存性を再現すること。
• 超対称的標準模型の拡張において、単一のメカニズムで太陽および大気中性子欠損を統一的に説明すること。

提案手法

• レプトン世代数の破れを含む有効相互作用を組み込んだ、物質中における三ニュートリノ振動の形式的取り扱いを構築。
• 密度の高い物質中における有効ハミルトニアンアプローチを用いて、ニュートリノフレーバー変化の遷移確率を導出。
• ニュートリノの非標準的カップリングを誘導する超対称的相互作用の寄与をモデルに組み込む。
• パrameter空間に影響を与える、τ → ρμ などのレア崩壊からの制約を分析。
• 太陽および大気中性子フラックスに形式的取り扱いを適用し、実験データと比較。
• ベースラインおよびエネルギーの関数として、物質効果を含めたフレーバー遷移確率の数値的計算を実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レプトンフレーバー違反を有する超対称的モデルは、太陽ニュートリノと大気中性子の両方の異常を説明できるか？
• RQ2 大気中性子データにおける観測された仰角依存性は、三ニュートリノフレームワークにおける物質効果に起因するか？
• RQ3 τ → ρμ 衰えの制約が、モデルのパrameter空間に与える影響は何か？
• RQ4 単一の有効相互作用セットが、太陽および大気中性子欠損の両方を説明できるか？
• RQ5 太陽および地球における物質効果は、予測されるフレーバー遷移確率にどのように影響するか？

主な発見

• 物質中におけるレプトンフレーバー違反によるニュートリノ振動を用いて、観測された太陽ニュートリノ欠損が成功裏に再現された。
• 大気中性子データにおける仰角依存性は、三ニュートリノ振動フレームワークにおける物質効果によって説明された。
• τ → ρμ 衰えチャネルからの制約が、許容可能なパrameter空間を修正し、以前のバージョンとはやや異なる結論を導いた。
• 超対称的相互作用の組み込みにより、両方の異常を単一の理論的枠組み内で統一的に記述可能となった。
• 得られた遷移確率は、太陽および大気中性子フラックスの両方の実験的観測と一致した。
• 本モデルは、標準的振動シナリオの代替として有効であり、標準模型を超える新物理の可能性を示唆している。