[論文レビュー] Correlations and textures in the neutrino mass matrix

Walter Grimus, Patrick Otto Ludl|arXiv (Cornell University)|Sep 30, 2013

Neutrino Physics Research参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、更新された全球的混合データと宇宙論的制約を用いて、ニュートリノ質量行列の相関関係およびテクスチャを調査する。正の質量順序において、特定の行列要素間に強い3σ相関が見いだされ、実パラメータを用いた2つのパラメータで特徴づけられる2つのテクスチャ零点を有する二重ハイブリッドテクスチャが、現在のニュートリノデータと整合する2つの妥当な解として特定され、リプトン系の理論的モデルを簡略化する手がかりを提供する。

ABSTRACT

The recent enormous improvement of our knowledge of the neutrino oscillation parameters has motivated us to reinvestigate the allowed ranges of the elements of the neutrino mass matrix in the basis where the charged-lepton mass mass matrix is diagonal. Moreover, we have studied the correlations of the elements of the neutrino mass matrix. The result of this analysis is useful for finding textures in the neutrino mass matrix and, therefore, for model building in the lepton sector. As an example, we present two textures of the neutrino mass matrix which have only two parameters and fit very well all current experimental data on the neutrino parameters.

研究の動機と目的

• 更新された実験的データを用いて、電荷レプトン対角基底におけるニュートリノ質量行列要素の許容範囲と相関関係を分析すること。
• 現在のニュートリノ混合および宇宙論的制約と整合するニュートリノ質量行列におけるテクスチャ零点およびハイブリッドテクスチャを同定すること。
• すべての現在の実験的データがニュートリノパラメータに適合する2パラメータのテクスチャを特定することで、モデル構築の簡略化フレームワークを提供すること。
• テクスチャ零点およびハイブリッド構造のアベリアンフレーバー対称性による実現可能性を評価すること。

提案手法

• PMNS混合行列と3つのメジャノナニュートリノ質量をパラメータとして用いたニュートリノ質量行列要素の数値的解析。
• Foreroらの全球フィット結果（混合パラメータ）と、最も軽いニュートリノ質量に対する宇宙論的制約（≤ 0.3 eV）の適用。
• パラメータ空間におけるモンテカルロサンプリングを用いて、行列要素の絶対値の1σ、2σ、3σ許容領域を計算。
• テクスチャ零点の系統的探索と許容範囲内での最小化を目的とした関数 Fijkl = |(Mν)ij| + |(Mν)kl| の定義。
• Fijklの最小値を用いて行列全体の構造を推定し、2つのテクスチャ零点を持つ妥当なハイブリッドテクスチャを同定。
• 混合角、質量平方差、位相を含む、すべての既知のニュートリノパラメータとの整合性をチェックすることで、得られたテクスチャの妥当性を検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正の質量順序において、どのニュートリノ質量行列要素の組み合わせが3σレベルで強い相関関係を示すか？
• RQ2 すべての現在のニュートリノ混合および宇宙論的データと整合する2パラメータのハイブリッドテクスチャ（2つのテクスチャ零点を有する）を構築できるか？
• RQ3 観測されたニュートリノパラメータと整合するが、実数パラメータを用いることができる特定の行列構造は存在するか？
• RQ4 行列要素間の相関関係は、リプトン系におけるモデル構築アプローチをどのように制約するか？

主な発見

• 正の質量順序において、| (Mν)ee | と | (Mν)ττ |、| (Mν)ee | と | (Mν)μμ |、| (Mν)ee | と | (Mν)μτ |、| (Mν)μμ | と | (Mν)μτ |、| (Mν)μτ | と | (Mν)ττ | の間で強い3σ相関が存在する。
• 逆の質量順序では顕著な3σ相関は認められず、これは異なる臨床的性質を示すことを示唆している。
• 2つの妥当な2パラメータハイブリッドテクスチャ（2つのテクスチャ零点を有する）が同定された：一つは (ee, μμ, μτ) 零点を、もう一つは (ee, eμ, μτ) 零点を有する。
• パラメータ a と b が実数である場合、Mν = [[0,0,a],[0,b,2a],[a,2a,b]] および Mν = [[0,a,0],[a,b,2a],[0,2a,b]] のテクスチャは、すべての現在のデータと整合する。
• これらのテクスチャは、絶対的ニュートリノ質量スケール、混合角、質量平方差を完全に決定するため、2つの実数パラメータのみを必要とする。
• これらの結果は、アベリアンフレーバー対称性がこのようなテクスチャを実現可能であることを支持しており、リプトン系におけるモデル構築の簡略化された道筋を提供する。