[論文レビュー] Constraining Leptogenesis from Laboratory Experiments

Anjan S. Joshipura, E. A. Paschos|ArXiv.org|Jun 25, 1999

Neutrino Physics Research参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、左対称性を持つシー・スイッチモデルを用いて、実験で測定されたニュートリノ混合角と、成功裏なレプトゲネシスに必要なレプトン非対称性の直接的関係を確立する。小角度MSWまたは真空中の振動解が、最大のCP位相において、望ましい非対称性を自然に与えるのに対し、大角度MSW解では、観測されたバリオン非対称性に一致させるためにCP位相が抑制される必要があることが示されている。

ABSTRACT

The presently available information on neutrino oscillations can be used to tightly constrain the light neutrino mass matrix $m_ $ under the assumption that the three known neutrinos provide explanation of the solar and atmospheric anomalies. We exploit left right symmetry and the seesaw model to establish direct correlation between this constrained $m_ $ and the mass matrix $M_R$ for the right handed (RH) neutrinos. Using this correlation, one could directly relate the lepton asymmetry $\e$ generated in the decay of the lightest RH neutrino to experimentally determined mixing angles of the light neutrinos. It is found that the parameters required to understand neutrino anomalies also give rise to the $\e$ in the range required to reproduce the correct baryon asymmetry in the leptogenesis scenario. Specifically, the small angle MSW or the the vacuum oscillation explanation of the solar anomaly can lead to correct $\e$ for maximal value of the CP violating phases. In contrast, the large angle MSW solution needs some suppression in CP violating phases in order to generate the right $\e$.

研究の動機と目的

• 実験的に測定されたニュートリノ混合角を、レプトゲネシスにおけるレプトン非対称性と結びつけること。
• 左対称性とシー・スイッチ機構を用いて、右巻きニュートリノ質量行列を制約すること。
• 現在のニュートリノ振動データが、バリアン非対称性を生成するのに必要なレプトン非対称性を自然に生成できるかどうかを検証すること。
• 太陽ニュートリノの異なる解（MSW対真空中）が、正しい非対称性を生成する上で、それぞれどのように妥当性を持つのかを評価すること。

提案手法

• 太陽および大気ニュートリノの異常を説明するため、3つの軽いニュートリノを仮定する。
• 左対称性を持つゲージ群とシー・スイッチ機構を用い、軽いニュートリノ質量行列 $ m_\nu $ と右巻きニュートリノ質量行列 $ M_R $ の関係を導出する。
• シー・スイッチの公式 $ m_\nu \approx -m_D M_R^{-1} m_D^T $ を用いて、$ m_\nu $ から $ M_R $ を導出する。
• CP破れ位相を用いて、最も軽い右巻きニュートリノの崩壊からレプトン非対称性 $ \varepsilon $ を計算する。
• 混合角とCP位相をニュートリノ振動実験からの入力とみなす。
• 予測された $ \varepsilon $ を観測されたバリオン非対称性と比較し、整合性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実験室で測定されたニュートリノ混合パラメータが、レプトゲネシスにおけるレプトン非対称性を制約できるか？
• RQ2 異なる太陽ニュートリノ解（MSW 対真空中）に対して、観測されたバリオン非対称性を生成するためのCP破れ位相の値は何か？
• RQ3 左対称性を持つモデルにおけるシー・スイッチ機構が、測定されたニュートリノパラメータとレプトン非対称性の直接的関係を可能にするか？
• RQ4 太陽ニュートリノの小角度MSWまたは真空中の振動解は、成功裏なレプトゲネシスとより整合性があるか？
• RQ5 大角度MSW解では、観測されたバリオン非対称性に一致させるために、CP位相の抑制が必要か？

主な発見

• 太陽ニュートリノの小角度MSWまたは真空中の振動解は、CP位相が最大のとき、正しいレプトン非対称性 $ \varepsilon $ を与える。
• 大角度MSW解では、観測されたバリオン非対称性を生成するため、CP破れ位相の抑制が必要となる。
• 左対称性を持つモデルにおけるシー・スイッチ機構により、軽いニュートリノ質量行列 $ m_\nu $ と右巻きニュートリノ質量行列 $ M_R $ の直接的な相関関係が確立される。
• 制約された $ M_R $ から予測されたレプトン非対称性 $ \varepsilon $ は、観測されたバリオン非対称性を生成するために必要な値と一致する。
• 実験室で測定されたニュートリノ混合角だけですでに、レプトゲネシスのパラメータを制約できる。追加の仮定は不要である。
• 結果として、シー・スイッチフレームワーク内において、レプトゲネシスが現在のニュートリノ振動データによって妥当かつ制約可能であることが示された。