[論文レビュー] Bimaximal neutrino mixing from a local SU(2) horizontal symmetry

Ravi Kuchimanchi, Rabindra N. Mohapatra|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2002

Neutrino Physics Research被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、二つの右手型ニュートリノを伴う見せかけのスケールによる二重右手型ニュートリノの見せかけのメカニズムを通じて、ほぼ二倍のニュートリノ混合を説明する局所的SU(2)H水平対称性を提案する。この対称性は二つの軽いニュートリノを保護すると同時に、第三の右手型ニュートリノが自然に超重くなり、逆質量階層を生じさせ、太陽の混合角とUe3の間の検証可能な相関を予測する。

ABSTRACT

Freedom from global anomalies in the presence of a local ${\mathrm{SU}(2)}_{H}$ horizontal symmetry under which right-handed charged leptons transform nontrivially requires that there be at least two right-handed neutrinos with masses of order of the horizontal symmetry breaking scale. If a third right-handed neutrino is introduced to satisfy quark lepton symmetry, it is unprotected by the horizontal symmetry, becomes superheavy with a Planck scale mass, and decouples from lower-energy physics. The resulting seesaw mechanism with two right-handed neutrinos in combination with the horizontal symmetry leads naturally to a near bimaximal pattern for the neutrino mixing with an inverted mass hierarchy and is compatible with all data. It predicts a correlation between the solar mixing angle and ${U}_{e3}$ that is testable in the proposed long baseline experiments.

研究の動機と目的

• 理論的に整合性のある方法で観測されたほぼ二倍のニュートリノ混合パターンを説明すること。
• 大域的対称性の異常を解消するために、大域的対称性を局所的SU(2)Hゲージ対称性に昇格させること。
• 二つの軽いニュートリノと一つの超重い右手型ニュートリノを伴う自然な逆ニュートリノ質量階層のメカニズムを導出すること。
• 太陽の混合角と原子炉混合角Ue3の間の相関を、長基準長実験で検証可能な形で予測すること。

提案手法

• 右手型 charged レプトンが非自明に変換する局所的SU(2)H水平ゲージ対称性を導入する。
• SU(2)Hにおける異常自由性を要求し、これにより右手型ニュートリノの数と量子数が制約される。
• 少なくとも二つの右手型ニュートリノが水平対称性の破れスケールに近い質量を持つことを仮定する。
• クォーク-レプトン対称性を満たすために第三の右手型ニュートリノを導入し、SU(2)Hによって破れずに保たれるため、プランクスケールの質量を獲得する。
• 二つの軽い右手型ニュートリノでのみ見せかけのメカニズムを実装し、特定のテクスチャーを持つ見せかけの行列が得られることを示す。
• SU(2)H対称性と異常キャンセリングの制約の下で、得られるニュートリノ混合行列と質量スケーリングを導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所的SU(2)H水平対称性はどのように自然に二倍のニュートリノ混合を説明できるのか？
• RQ2 異常キャンセリングが右手型ニュートリノの数と質量に与える影響は何か？
• RQ3 クォーク-レプトン対称性に必要な第三の右手型ニュートリノの導入は、低エネルギーにおけるニュートリノスペクトルにどのように影響するか？
• RQ4 このモデルにおける太陽の混合角とUe3の間の予測される相関は何か？
• RQ5 得られたニュートリノ質量階層は、現在の実験的データと整合性があるか？

主な発見

• 局所的SU(2)H対称性における異常キャンセリングは、水平対称性の破れスケールに近い質量を持つ少なくとも二つの右手型ニュートリノを要求する。
• クォーク-レプトン対称性に必要な第三の右手型ニュートリノは、水平対称性によって保護されず、プランクスケールの質量を獲得し、低エネルギー物理学から分離される。
• 二つの軽い右手型ニュートリノでのみ見せかけのメカニズムを適用することで、自然にほぼ二倍の混合パターンが得られる。
• このモデルは、すべての現在のニュートリノ振動データと整合する逆ニュートリノ質量階層を予測する。
• 太陽の混合角と原子炉混合角Ue3の間の検証可能な相関が生じ、近い将来の長基準長実験で調べられる可能性がある。
• この枠組みは、微調整を必要とせず、観測されたニュートリノ混合構造の動的かつ異常自由な起源を提供する。