[論文レビュー] A systematic study of Dirac neutrino mass models with a modular $S^{}_4$ symmetry

Xin Wang|arXiv (Cornell University)|Jul 12, 2020

Neutrino Physics Research参考文献 72被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、右隣のニュートリノ超場に重みを割り当てることでメジャノワ質量項を禁止する、モジュラー $S^4$ 対称性を用いたディラックニュートリノ質量モデルの体系的分類を提案する。ニュートリノ系に重み2のモジュラー形式を、電荷粒子系に重み2〜6を変化させることで、12のモデルクラスを構築した。そのうち10のクラスが、CP違反およびフレーバー混合パターンを含む現在のニュートリノ振動データをうまく適合させている。

ABSTRACT

In this paper, we investigate lepton mass spectra, flavor mixing and CP violation with a modular $S^{}_4$ symmetry under the assumption that neutrinos are Dirac fermions. We find that the Majorana mass term can be forbidden by adjusting the weight of the right-handed neutrino superfields. We systematically study the scenarios where modular forms in the neutrino sector take the lowest non-trivial weight two, while those in the charged-lepton sector vary from two to six. The corrections from renormalization-group running effects to our model have also been discussed in detail. We totally obtain twelve different classes of models and find that ten of them can accommodate current neutrino oscillation data.

研究の動機と目的

• モジュラー $S^4$ 対称性の下で、フレーバー混合およびCP違反に注目したディラックニュートリノ質量モデルの体系的分類を目的とする。
• 右隣のニュートリノ超場の重み割り当てが、どのようにメジャノワ質量項を自然に禁止できるかを検討すること。
• 電荷粒子系におけるモジュラー形式の重み（2〜6）の変化が、ニュートリノ質量スケーラに与える影響を調査すること。
• モデル枠組み内での正規化群の走査補正を分析すること。
• 現在のニュートリノ振動データと整合するモデルクラスを特定すること。

提案手法

• モジュラー $S^4$ 対称性を用いて、ニュートリノおよび電荷粒子のヤコビ係数カップリングの構造をモジュラー形式によって制約する。
• ニュートリノ系に重み2のモジュラー形式を割り当て、電荷粒子系に重み2から6までの異なる重みを割り当てることでフレーバー混合を生成する。
• $S^4$ 群の要素によるモジュラー形式の変換性質を用いて、質量行列のフレーバー構造を導出する。
• 高エネルギーから低エネルギースケールへのニュートリノ質量および混合角の補正を評価するために、正規化群方程式を適用する。
• モジュラー形式の重みを変化させることで12の異なるモデルクラスを構築し、それらの物性的妥当性を分析する。
• モデルの予測を、混合角、質量差、CP違反位相を含むニュートリノ振動データのグローバルフィットと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電荷粒子系における異なるモジュラー形式の重みが、ディラックニュートリノモデルにおけるニュートリノ混合パターンにどのように影響するか？
• RQ2 右隣のニュートリノ超場の重みを調整することで、ニュートリノのメジャノワ質量項を自然に禁止できるか？
• RQ3 どのモジュラー形式の重みの組み合わせが、現在の振動データと整合する有効なニュートリノ質量スペクトルをもたらすか？
• RQ4 これらのモデルにおける正規化群の走査補正が、ニュートリノ混合パラメータにどの程度顕著な影響を及ぼすか？
• RQ5 $S^4$ モジュラー対称性が、レプトン系におけるCP違反を生成する役割を果たすか？

主な発見

• 構築された12のモデルクラスのうち10が、測定済みの混合角、質量差、CP違反位相を含む現在のニュートリノ振動データをうまく適合させている。
• $S^4$ 対称性フレームワーク内において、右隣のニュートリノ超場に適切な重みを割り当てることで、ニュートリノのメジャノワ質量項が自然に禁止される。
• ニュートリノ系に重み2のモジュラー形式を用いることで、電荷粒子系に重み2〜6の高い重みを持つ形式と組み合わせることで、一貫して有効な質量行列が得られる。
• 正規化群の走査補正効果は無視できないものであり、系統的に評価された結果、低エネルギーでの混合パラメータの予測に影響を及ぼしている。
• このモデル枠組みは、モジュラー $S^4$ 対称性を用いた有効なディラックニュートリノモデルの体系的分類を可能にし、フレーバー物性論の豊かな構造を提供する。
• CP違反は複数のモデルクラスで実現されており、ニュートリノ振動における非ゼロのディラックCP位相と整合している。