[論文レビュー] Fermion mass and mixing pattern in a minimal T7 flavor 331 model

A. E. Cárcamo Hernández, Roberto Martínez|arXiv (Cornell University)|Jan 28, 2015

Neutrino Physics Research参考文献 9被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、$SU(3)_C \otimes SU(3)_L \otimes U(1)_X \otimes T_7 \otimes Z_2 \otimes Z_3 \otimes Z_{14}$ゲージ対称性に基づく最小限のT7フラバー331模型を提案し、観測されたフェルミオン質量と混合パターンを説明する。軽い活性ニュートリノ質量は二重シークソウメカニズムによって実現され、$Z_2 \otimes Z_3 \otimes Z_{14}$対称性の破れによってクォークおよびレプトンの質量階層が達成され、18個の実験的観測量を16個の自由パラメータでうまくフィットし、ニュートリノ質量のない二重ベータ崩壊の有効マヨラナニュートリノ質量 $m_{\beta\beta} = 3$–40 meVを予測する。

ABSTRACT

We present a model based on the $SU(3)_{C}\otimes SU(3)_{L}\otimes U(1)_{X}$ gauge symmetry having an extra $T_{7}\otimes Z_{2}\otimes Z_{3}\otimes Z_{14} $ flavor group, which successfully describes the observed SM fermion mass and mixing pattern. In this framework, the light active neutrino masses arise via double seesaw mechanism and the observed charged fermion mass and quark mixing hierarchy is a consequence of the $Z_{2}\otimes Z_{3}\otimes Z_{14}$ symmetry breaking at very high energy. In our minimal $T_{7}$ flavor 331 model, the spectrum of neutrinos includes very light active neutrinos as well as heavy and very heavy sterile neutrinos. The model has in total 16 effective free parameters, which are fitted to reproduce the experimental values of the 18 physical observables in the quark and lepton sectors. The obtained physical observables for both quark and lepton sectors are compatible with their experimental values. The model predicts the effective Majorana neutrino mass parameter of neutrinoless double beta decay to be $% m_{ββ}=$ 3 and 40 meV for the normal and the inverted neutrino spectrum, respectively. Furthermore, our model features a vanishing leptonic Dirac CP violating phase.

研究の動機と目的

• 標準模型のフラバー問題に取り組み、階層的なフェルミオン質量と混合パターンを説明すること。
• 331模型の枠組み内で二重シークソウメカニズムを用いて軽い活性ニュートリノ質量を実現すること。
• 具体的には $T_7$ を用いて現実的なフェルミオンテクスチャーを生成する離散的フラバー対称性を統合すること。
• クォークおよびレプトン系における18個の実験的観測量を16個の有効自由パラメータでフィットできる最小モデルを達成すること。
• ニュートリノ質量のない二重ベータ崩壊のための有効マヨラナニュートリノ質量を予測し、レプトン系CP位相を制約すること。

提案手法

• クォークおよびレプトン系のヤクバイ結合を制約するために、$T_7 \otimes Z_2 \otimes Z_3 \otimes Z_{14}$フラバー対称性を $SU(3)_C \otimes SU(3)_L \otimes U(1)_X$ 331模型に組み込む。
• 高エネルギー領域における $Z_2 \otimes Z_3 \otimes Z_{14}$ 対称性の破れを用いて、クォークおよびレプトンの質量階層を生成する。
• 重いおよび非常に重いステルシスニュートリノを伴う二重シークソウメカニズムを用いて、軽い活性ニュートリノ質量を実現する。
• フェルミオン質量行列を構築するために、$T_7$群の構造とその5つの非可約表現（1つのトリプレット、1つの反トリプレット、および3つの複素スカラー単位表現）を用いる。
• T7のテンソル積則を用いて群構造を閉じ、ヤクバイ相互作用におけるゲージおよびフラバー不変性を保証する。
• 16個の自由パラメータを調整して、クォーク混合角、質量、ニュートリノ振動パラメータを含む18個の実験的観測量を再現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $Z_2 \otimes Z_3 \otimes Z_{14}$ 対称性の破れを伴う最小限の $T_7$ フラバー331模型は、観測されたフェルミオン質量および混合パターンを再現できるか？
• RQ2 この331枠組み内での二重シークソウメカニズムは、軽い活性ニュートリノと重いステルシスニュートリノをどのように生成するか？
• RQ3 このモデルにおけるニュートリノ質量のない二重ベータ崩壊の有効マヨラナニュートリノ質量 $m_{\beta\beta}$ の予測値は何か？
• RQ4 このモデルは、ゼロに近いレプトン系ディラックCP位相を予測するか？ もしそうなら、その理由は何か？
• RQ5 このモデルは、クォークおよびレプトン系における18個の実験的観測量を16個の自由パラメータでうまくフィットできるか？

主な発見

• このモデルは、クォークおよびレプトン系における18個の物理的観測量の実験的値を、わずか16個の有効自由パラメータで成功裏に再現した。
• 軽い活性ニュートリノ質量は二重シークソウメカニズムによって生成され、そのスペクトルにはeV未満の活性ニュートリノと重いステルシスニュートリノが含まれる。
• ニュートリノ質量のない二重ベータ崩壊の有効マヨラナニュートリノ質量は、正のニュートリノ質量順序では $m_{\beta\beta} = 3$ meV、逆の順序では $m_{\beta\beta} = 40$ meV と予測される。
• このモデルは、ゼロに近いレプトン系ディラックCP違反位相を予測しており、現在の実験的制約と整合的である。
• クォークおよびレプトンの質量階層は、高エネルギー領域における $Z_2 \otimes Z_3 \otimes Z_{14}$ 対称性の破れパターンによって生じる。
• $T_7$ フラバー群構造、特にその特定の積則と非可約表現を用いることで、フェルミオンの現実的な質量行列の構築が可能になった。