[論文レビュー] Four-loop Radiative Seesaw Model with 750 GeV Diphoton Resonance

Takaaki Nomura, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、ニュートリノ質量を四ループレベルで生成する、グローバルU(1)対称性を備えた四ループ放射的シー・サウのモデルを提案する。このモデルは、ミュオンのg−2の異常を説明し、スカラーレゾナントを介して750 GeVの二光子共鳴を説明する。同時に、フェルミオン的またはボソン的ダークマター候補を同時に取り入れ、顕著な断面積を伴って観測された二光子過剰を説明する。

ABSTRACT

We propose a new type of radiative neutrino model with global hidden U(1) symmetry, in which neutrino masses are induced at the four loop level, and we discuss the discrepancy of the muon anomalous magnetic moment to the standard model, and the fermion or boson DM candidate. We also discuss diphoton excess within our model and show how to explain the sizable excess.

研究の動機と目的

• 標準模型を越えてミュオンの異常磁気モーメント（g−2）の乖離を解消すること。
• LHCラン2のデータで観測された750 GeVの二光子共鳴を、新たなスカラーレゾナントによって説明すること。
• グローバルU(1)対称性を用いた四ループレベルでのニュートリノ質量生成の放射的メカニズムを提供すること。
• モデルの対称性構造に整合する、実現可能なフェルミオン的またはボソン的ダークマター候補を特定すること。
• ニュートリノ質量、g−2、二光子共鳴、ダークマターの複数の異常を、同一のローレンツ不変な枠組み内で統一的に説明すること。

提案手法

• ニュートリノ質量項を保護し、四ループによるニュートリノ質量生成を保証するグローバルU(1)対称性の導入。
• 二光子に崩壊する新たな複素スカラーダイレクトの導入により、750 GeVの共鳴ピークを説明するスカラーセクターの構築。
• 新たな重いフェルミオンとスカラーを含む高次のループ図を用いたシー・サウに類似した構造の実装。
• スカラーダイレクトの光子およびフェルミオンへの結合を用いて、LHCデータと整合する顕著な二光子崩壊断面積を生成。
• U(1)対称性による最軽い中性粒子（ダークマター候補）の安定性を保証し、その残存密度および直接検出制約を分析。
• 新たなスカラーやフェルミオン状態を含むループ図を用いてミュオンg−2の寄与を計算し、観測された乖離と一致させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グローバルU(1)対称性を有する四ループ放射的シー・サウモデルは、750 GeVの二光子共鳴とミュオンg−2の異常を同時に説明できるか？
• RQ2 このモデルにおける実現可能なダークマター候補は何か？それらの性質はU(1)対称性およびスカラーセクターにどのように依存するか？
• RQ3 750 GeV共鳴の二光子崩壊断面積はどの程度で、LHCデータの観測された過剰と一致できるか？
• RQ4 ニュートリノ質量を四ループレベルで生成するためには、新規粒子の結合定数および質量スケールがどの程度必要か？
• RQ5 このモデルは、観測されたミュオン異常磁気モーメントの値および他の低エネルギー制約と整合性を保っているか？

主な発見

• モデルは、グローバルU(1)対称性によって保護される四ループレベルの放射的シー・サウメカニズムにより、ニュートリノ質量を生成する。
• 750 GeVの二光子共鳴は、光子に結合する複素スカラーダイレクトによって説明され、LHCデータと整合する顕著な幅を持つ二光子崩壊を示す。
• モデルはミュオンの異常磁気モーメントに顕著な寄与を予測し、標準模型と観測された乖離を一致させる。
• モデル内の最軽い中性粒子は、量子数に応じてフェルミオン的またはボソン的である可能性がある安定なダークマター候補である。
• スカラーダイレクトの結合は、観測された過剰と整合する幅および断面積を持つ二光子共鳴を生成するように調整されている。
• モデルはニュートリノ質量スケールおよびダークマターの残存密度を含む、他の低エネルギーおよびコライダー制約と整合性を保っている。