[論文レビュー] Degenerate neutrinos from a supersymmetric A_4 model

M. Hirsch, Jorge C. Romão+3 more|ArXiv.org|Dec 17, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 31

ひとこと要約

本稿では、フラバー非保存のソフトSUSY破れ項によって駆動される放射修正を通じて、準縮退的で二重に大きな混合を持つニュートリノを生成する、超対称的A₄フラバー模型を提案する。このモデルはニュートリノ質量スケールが0.3 eV以上であることを予測し、τ→μγの分岐比の下限が10⁻⁹であるとし、近い将来の実験で検証可能である。

ABSTRACT

We investigate the supersymmetric A_4 model recently proposed by Babu, Ma and Valle. The model naturally gives quasi-degenerate neutrinos that are bi-largely mixed, in agreement with observations. Furthermore, the mixings in the quark sector are constrained to be small, making it a complete model of the flavor structure. Moreover, it has the interesting property that CP-violation in the leptonic sector is maximal (unless vanishing). The model exhibit a close relation between the slepton and lepton sectors and we derive the slepton spectra that are compatible with neutrino data and the present bounds on flavor-violating charged lepton decays. The prediction for the branching ratio of the decay tau -> mu gamma has a lower limit of 10^{-9}. In addition, the overall neutrino mass scale is constrained to be larger than 0.3 eV. Thus, the model will be tested in the very near future.

研究の動機と目的

• A₄家族対称性と低エネルギー超対称性を用いて、クォークとレプトンを統一的に記述するフレーバーモデルを構築すること。
• リプトン系における大きな混合角を説明すると同時に、クォークの混合角が小さいことを維持すること。
• 超対称フレームワーク内でニュートリノ質量のスプリングの起源とレプトンフラバー違反（LFV）の原因を説明すること。
• ニュートリノデータとLFVの制約から、 slepton質量と混合の制約を導出すること。
• 実験的検証のための観測可能なシグネチャー（例：τ→μγやμ→eγの崩壊）を予測すること。

提案手法

• A₄家族対称性を導入し、3つの単位表現（1, 1′, 1′′）と1つの三重項表現（3）を用いて、SMの超対称場と重い単位表現場を割り当てる。
• MSSMの場と重い超対称場をA₄の既約表現に割り当てることで、高エネルギースケールでのクォーク質量行列の整合性とニュートリノ質量の縮退を強制する。
• フラバー非保存のソフトSUSY破れ項による放射修正を用いて、観測されたニュートリノ質量スプリングを生成する。
• 反相関群方程式（RGEs）としきい値補正を適用し、高エネルギースケールから低エネルギーへのニュートリノ質量行列の進化を記述する。
• 得られた低エネルギーでのニュートリノ質量行列を、Δm²_sunとΔm²_atmの実験的データに一致させる。
• LFV過程（例：μ→eγ、τ→μγ）の実験的制約を適用し、slepton質量行列と混合角を制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称的A₄モデルは、自然に大きなリプトン混合角と小さなクォーク混合角を生成できるか？
• RQ2 フラバー非保存のソフトSUSY破れ項が、リプトンフラバー違反とslepton質量スペクトルに与える影響は何か？
• RQ3 現在の実験的制約と整合する限りで、最小の許容可能なニュートリノ質量スケールは何か？
• RQ4 τ→μγおよびμ→eγの分岐比は予測されるか？また、近い将来の実験で測定可能か？
• RQ5 このモデルにおいて、slepton質量行列と混合構造はニュートリノ質量行列とどのように関係しているか？

主な発見

• モデルは、大気ニュートリノ質量スプリングを十分に生成できるという要請から、全ニュートリノ質量スケールの下限が0.3 eVであると予測する。
• τ→μγの分岐比は少なくとも10⁻⁹であると予測され、将来的な実験（例：BaBarやBelle）で検出可能である。
• μ→eγの分岐比は10⁻¹⁵以上に制約され、近い将来のPSI実験で検出可能である可能性がある。
• slepton質量スペクトルは、1つのほぼ縮退したペアと1つの分離した状態を特徴とし、大きなμ–τ混合と小さなe–分裂状態混合を持つ。
• RGE効果のため、太陽ニュートリノデータとの整合性を保つためにtan(β) < 10の小さな値を必要とする。
• パラメータ空間の大部分においてμ項は500 GeV以上に制約され、わずか数点を除いて200 GeV未満の値は許されない。