[論文レビュー] Accommodation of the Dirac Phase in the Krauss-Nasri-Trodden Model

Kingman Cheung, Hiroyuki Ishida+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2016

Dark Matter and Cosmic Phenomena参考文献 11被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、Krauss-Nasri-Trodden (KNT) の放射型ニュートリノ質量モデルに、3つの右手型ニュートリノと複素ヤコビ係数を導入することで、T2Kおよびグローバルフィットに一致する最大のディラックCP破れ位相δ ≈ −π/2を実現する。このモデルは、ニュートリノ振動データ、レプトンフラバー違反（LFV）制約、ダークマターの残存密度、および将来のμ→e変換探索と両立され、軽い右手法ニュートリノが実現可能なダークマター候補である。

ABSTRACT

We investigate one of the radiative models, Kraus-Nasri-Trodden model, with the maximal value of Dirac CP violating phase, $δ$ is -π/2 (or equivalently 3π/2), which is preferred in not only recent long baseline experiments but also the global fit of neutrino oscillation data. We show that our predicted region of the μ-e conversion rate can be searched in the future experiments without conflicting lepton-flavor violation and dark matter constraints.

研究の動機と目的

• T2Kおよびグローバルフィットが支持する最大のディラックCP破れ位相δ ≈ −π/2を実現するため、KNT放射型ニュートリノ質量モデルを拡張すること。
• 特にμ→eγおよびμ→e変換に関するレプトンフラバー違反（LFV）制約と整合することを保証すること。
• Z₂対称性と3つの右手法ニュートリノを用いて、ダークマターの残存密度およびコライダーの素粒子物理学的性質と両立すること。
• 将来の実験で測定可能な範囲に留まるμ→e変換率が、他の制約を破らない範囲でモデルに実現可能であることを示すこと。

提案手法

• 非ゼロのディラック位相δを生成するために、3つの右手法ニュートリノと複素ヤコビ係数行列fαβを導入する。
• 木レベルのタイプIシーブスを禁止し、軽い右手法ニュートリノを安定化させ、ダークマター候補とするためにZ₂対称性を課す。
• スカラー交換（S₁⁺, S₂⁺）およびヒッグス（Φ）を介した3ループニュートリノ質量機構を構築し、質量生成を電荷を帯びたスカラーのループで媒介する。
• ニュートリノ振動データ、LFVの境界（μ→eγ、μ→e変換）、ダークマターの残存密度、および真空安定性を満たすパラメータ空間における数値スキャンを実施する。
• 真空安定性を保証し、非ゼロの真空期待値を避けるために、1ループ補正されたスカラー結合（λ_S₁, λ_S₂）を用いる。
• μ→e変換率を分析し、COMETやPRISMなどの将来の実験の感度範囲内に留まることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3つの右手法ニュートリノを有するKNT放射型ニュートリノ質量モデルは、最大のディラックCP破れ位相δ ≈ −π/2を実現可能か？
• RQ2 特にμ→eγおよびμ→e変換に関する現在のレプトンフラバー違反（LFV）制約と、このモデルは整合的か？
• RQ3 軽い右手法ニュートリノが、観測された残存密度を満たしつつ、実現可能なダークマター候補として機能可能か？
• RQ4 COMETやPRISMのような将来の実験で測定可能な範囲に留まる予測されたμ→e変換率は、実験的に達成可能か？
• RQ5 複素ヤコビ係数fαβとZ₂対称性が、CP破れとダークマター安定性を同時に実現するメカニズムは何か？

主な発見

• 複素ヤコビ係数fαβを導入することで、モデルはδ ≈ −π/2（または3π/2）を成功裏に実現でき、T2Kおよびグローバルフィットと整合する。
• 厳しいLFV制約下でも、将来の実験（COMETやPRISM）の感度範囲内に留まるμ→e変換率が実現可能である。
• 軽い右手法ニュートリノ（N₁）はダークマター候補として機能し、その質量およびS₂⁺ボソンとの共崩壊が正しい残存密度を達成するために重要である。
• LFV過程の境界が満たされれば、μ→eγおよびμ→e変換に関する制約は、モデルの構造とパラメータ選択のおかげで自動的に満たされる。
• 質量階層M_N₁ ≤ M_N₂が成り立つのは正のニュートリノ質量階層に限られ、この性質により正の階層と反転階層を区別できる。
• ミュオンのg−2のずれは微小（O(10⁻¹²)）であり、実験的値O(10⁻⁹)に顕著な影響を及ぼさない。