[論文レビュー] Bounds on the neutrino mixing angles for an SO(10) model with lopsided mass matrices

Carl H. Albright|arXiv (Cornell University)|Feb 17, 2005

Neutrino Physics Research被引用数 2

ひとこと要約

本研究は、ねutrino混合角およびCP違反を、ねutrino質量行列がずれた右手型メイオラネネ型質量行列を有するSO(10)の統一模型で調査する。複素パラメータを虚軸上に制限し、対称性を課すことにより、混合角およびCP位相に対して高相関性で狭帯域の予測範囲が得られ、大気中性子の混合が最大に近く、反応炉角が小さく（sin²θ₁₃ ≈ 0.002–0.003）、CP位相が60°–85°の周辺に位置する。同時に、レプトゲネシスによってバリオン非対称性を効果的に生成する。

ABSTRACT

The bounds on the neutrino mixing angles and CP Dirac phase for an SO(10) model with lopsided mass matrices, arising from the presence of ${\bf 16}_H$ and $\bar{\bf 16}_H$ Higgs representations, are studied by variation of the one real and three unknown complex input parameters for the right-handed Majorana neutrino mass matrix. The scatter plots obtained favor nearly maximal atmospheric neutrino mixing, while the reactor neutrino mixing lies in the range $10^{-5} \lsim \sin^2 heta_{13} \lsim 1 imes 10^{-2}$ with values greater than $10^{-3}$ most densely populated. A rather compelling scenario within the model follows, if we restrict the three unknown complex parameters to their imaginary axes and set two of them equal. We then find the scatter plots are reduced to narrow bands, as the mixing angles and CP phase become highly correlated and predictive. The bounds on the mixing angles and phase then become $0.45 \lsim \sin^2 heta_{23} \lsim 0.55$, $0.38 \lsim an^2 heta_{12} \lsim 0.50$, $0.002 \lsim \sin^2 heta_{13} \lsim 0.003$, and $60^\circ \lsim \pm \delta_{CP} \lsim 85^\circ$. Moreover, successful leptogenesis and subsequent baryogenesis are also obtained, with $\eta_B$ increasing from $(2.7 to 6.3) imes 10^{-10}$ as $\sin^2 heta_{23}$ increases from 0.45 to 0.55.

研究の動機と目的

• SO(10)の統一理論において、ずれた右手型メイオラネネ型中性子質量行列を有するモデルにおける中性子混合角およびCPディラック位相の予測的境界を導出すること。
• 未知の複素パラメータを虚軸上に制限し、そのうちの2つを等しくすることの影響を調査すること。
• レプトゲネシスを介して観測されたバリオン非対称性を生成できるか、モデルの妥当性を評価すること。
• モデルが同時に最大の大気中性子混合および実験データと整合する小さな反応炉混合角を満たすことができるかを検証すること。

提案手法

• 右手型メイオラネネ型中性子質量行列の1パラメータ変動を用い、1つの実数および3つの複素未知数を含む。
• パラメータ空間全体における中性子混合角およびCP位相の変動範囲を可視化するため、散乱図を用いる。
• 3つの複素パラメータが虚軸上に位置し、2つが等しくなるように制約を課すことにより、パラメータ自由度を低減する。
• SO(10)フレームワーク内でのシー・スイッチ機構を適用し、重い右手型中性子質量と軽い中性子質量および混合を関連付ける。
• モデルから得られるCP対称性破れ位相を用いて、レプトゲネシスによるバリオン非対称性（η_B）を計算する。
• 対称性制限付きパラメータ空間における混合角とCP位相の相関構造を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ずれた質量行列を有するSO(10)モデルにおいて、大気中性子、太陽中性子、反応炉中性子の混合角の予測範囲は何か？
• RQ2 複素パラメータが虚軸上に制限された場合、CPディラック位相と混合角の相関関係はどのように変化するか？
• RQ3 2つの複素パラメータを等しくすることの、混合角バンドの予測可能性および狭帯域性に与える影響は何か？
• RQ4 モデルは、同時に最大の大気中性子混合と実験的制限と整合する小さな反応炉混合角を達成できるか？
• RQ5 モデルは、レプトゲネシスを介して観測範囲内のバリオン非対称性（η_B）を生成できるか？

主な発見

• モデルは、ほぼ最大の大気中性子混合を予測し、sin²θ₂₃ は 0.45 ≤ sin²θ₂₃ ≤ 0.55 の範囲に閉じ込められる。
• 太陽中性子混合角は 0.38 ≤ sin²θ₁₂ ≤ 0.50 に制限され、大きな値だが最大値ではない。
• 反応炉中性子混合角は 0.002 ≤ sin²θ₁₃ ≤ 0.003 にきわめて狭く束縛され、小さいが非ゼロの値と整合する。
• CPディラック位相は 60° ≤ |δ_CP| ≤ 85° の範囲に予測され、強いCP対称性破れを示す。
• sin²θ₂₃ が 0.45 から 0.55 に増加するに従い、バリオン非対称性 η_B は 2.7 × 10⁻¹⁰ から 6.3 × 10⁻¹⁰ に増加し、観測値と一致する。
• 対称性制限付きパラメータ空間では、散乱図が狭帯域に集約され、混合角とCP位相の間の高い予測可能性および強い相関性が示される。