[論文レビュー] A two loop induced neutrino mass model with modular $A_4$ symmetry

Takaaki Nomura, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 40

ひとこと要約

モジュラルA4対称性を用いた二重ループニュートリノ質量モデルを提案し、ユカワ構造を制約し、Zee-Babu–typeフレームワークにエキゾチックレプトンとダークマター候補を組み込んで、ニュートリノの質量・混合、LFV、およびミューオン g-2を予測する。

ABSTRACT

We propose a model with radiatively induced neutrino mass at two-loop level, applying modular $A_4$ symmetry. The neutrino mass matrix is formulated where the structure of associated couplings are restricted by the symmetry. Then we show several predictions in the lepton sector, satisfying lepton flavor violations as well as neutrino oscillation data. We also discuss muon anomalous magnetic moment and briefly comment on dark matter candidate.

研究の動機と目的

• leptons におけるフレーバー構造を動機づけ、モジュラルA4対称性の下で二重ループによる放射的生成を通じてニュートリノ質量を説明する。
• エキゾチック荷重を含む拡張場の内容を導入し、二重ループ機構を実現する。
• モジュラ対称性で制約されたニュートリノ質量行列を定式化し、LFVとニュートリノ振動データに対する予測を導出する。

提案手法

• モジュラルA4対称性を持つ Zee-Babu–like モデルで二重ループのニュートリノ質量生成機構を実装する。
• 場にモジュラウェイトを割り当て、Yukawa結合をモジュラ形式として高度に制約されたものとする。
• ニュートリノ質量行列を (mν)ij ≈ sumab Fia Mab Fjb^T の形で導出し、ループ積分と結合を本文で定義する。
• ループ誘起結合から LFV 崩壊率 BR(li→ljγ) と μon の異常磁気モーメント Δaμ を計算する。
• 不活性ηと単量子を含むスカラーポテンシャルと質量スペクトルを探り、安定性と適切な DM 客観を確保する。
• ニュートリノ振動データと LFV 制約に適合させるためのパラメータ空間をスキャンし、Majorana相およびDirac相への影響を議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モジュラA4対称性を用いた二重ループ機構は、観測されたニュートリノ質量差と振動を再現できるか。
• RQ2 このモジュラA4二重ループ枠組みでどのLFV過程とミューオンg-2の予測が生じるか。
• RQ3 モジュラウェイトの割り当てはユカワ構造と潜在的なDM候補をどのように制約するか。
• RQ4 τの複素モジュラスの領域は、データと一致するNHまたはIH解を生み出すのにどの領域を提供するか。

主な発見

• ニュートリノ質量行列は二重ループレベルで生成され、適切なμsskおよび質量パラメータで大気和太陽の質量差を適合できる。
• NHおよびIHシナリオで現在の3σ振動制約を満たす混合角および質量観測量の予測範囲が残る。
• ミューオンのg-2への寄与は小さく（約10^-11〜10^-15）、現在の実験的嗜好を下回る一方、LFV制約は強い制限を課す。
• τ ≈ i および τ ≈ i∞ の領域は軽いニュートリノ質量と偽の二重ベータ崩壊に特定の予測を与えNHを適合させられる可能性があるが、τが ω near の領域ではスキャンで有効解が得られない。
• 不活性η領域にDM候補を許し、質量規模はスペクトル選択に依存して数百GeV程度の可能性がある。
• 表2はNHとIHの実現性と対応する観測予測を示すサンプルパラメータ点を提供する。