[論文レビュー] Lepton-Flavor Violating Decay of Tau Lepton in the Supersymmetric Seesaw Model

Junji Hisano|ArXiv.org|Aug 31, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、ニュートリノ振動データを用いて、超対称的シースワッブモデルにおけるレプトン数不変（LFV）のタウレプトン崩壊を調査する。Br(τ→μγ)およびBr(τ→eγ)は、スチュー粒子の質量と右手ネウトリノヤコビ係数の構造に応じて最大10⁻⁶〜10⁻⁷に達する可能性があり、軽いニュートリノ質量行列の階層にほとんど依存しないため、ニュートリノ振動データを超えたシースワッブ機構の検証に向けた重要なプローブとなる。

ABSTRACT

Now the bounds on the lepton-flavor violating (LFV) decay modes of tau lepton are being improved by the Belle experiment in the KEK B factory. In this paper the LFV decay of tau lepton is discussed in the supersymmetric seesaw model, using the current neutrino oscillation data.

研究の動機と目的

• 超対称的シースワッブモデルにおけるタウレプトンのレプトン数不変（LFV）崩壊の観測可能性を調査すること。
• Belle実験からの現在および将来の実験的制約がモデルのパラメータ空間に与える影響を評価すること。
• 電荷レプトン系におけるLFVが、ニュートリノ振動データから得られる情報とは独立して、シースワッブ機構に関する情報を提供できるかどうかを検討すること。
• LFVのBrがスチュー粒子の質量、超対称性破れパラメータ、および右手ネウトリノヤコビ係数行列の構造にどのように依存するかを調査すること。

提案手法

• 右手ネウトリノのメジャナノ質量およびヒッグス・レプトン二重項へのヤコビ係数を含む超対称的シースワッブモデルを用いる。
• 軽いニュートリノ質量行列Mνと、スlepton質量の放射修正から導かれる行列Hを用いたシースワッブモデルのパrametrizationを採用する。
• パラメータ空間を探索するため、摂動的境界（ヤコビ係数<4π）および対数分布を満たす範囲内で行列Hをランダムに生成する。
• SU(2)ゲージノ質量、A₀=0、μ>0、tanβ=10を用い、軽いスチュー粒子の質量を変化させながら、τ→μγおよびτ→eγのBrを数値的に計算する。
• 入力パラメータを太陽ニュートリノ振動データのLMA解に固定し、軽いニュートリノ質量行列の正規および逆転階層の両方を検討する。
• R対称性を仮定するため、光子ペナロープ図がヒッグスペナロープ寄与を上回るが、tanβが大きくかつペシスカラー・ヒッグスが軽い極端な場合を除き、この傾向が成り立つ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称的シースワッブモデルは、将来の実験で観測可能なBrをτ→μγおよびτ→eγに対して予測できるか？
• RQ2 LFVタウ崩壊の予測は、右手ネウトリノヤコビ係数行列Hの構造にどれほど敏感か？
• RQ3 LFVのBrが、質量階層や混合角といった軽いニュートリノ質量行列のパラメータに依存する程度はどの程度か？
• RQ4 LFVタウ崩壊は、ニュートリノ振動データとは相補的な情報を、シースワッブ機構に関するものとして提供できるか？
• RQ5 摂動的制約および現実的なSUSYパラメータのもとで、τ→μγおよびτ→eγのBrが到達可能な最大値は何か？

主な発見

• 超対称的シースワッブモデルにおいて、Br(τ→μγ)はスチュー粒子の質量とヤコビ係数行列Hの構造に応じて最大約10⁻⁶に達する可能性がある。
• H₁のアンサッツにおいて、予測される最大Br(τ→μγ)は、現在のBelleの制約5×10⁻⁷を超えており、将来の実験で観測可能である可能性を示唆する。
• Br(τ→μγ)およびBr(τ→eγ)の予測は、軽いニュートリノ質量行列の階層にほとんど依存せず、正規および逆転階層の両方で類似した振る舞いを示す。
• 特定のパラメータ選択、特にH₂アンサッツにおいて、Br(τ→eγ)も最大10⁻⁷に達する予測であり、τ→μγおよびτ→eγの両方が実現可能な発見チャネルであることを示唆する。
• 三レプトン最終状態のBrとγモードの比は、μμ⁺μ⁻に対して約1/440、eμ⁺μ⁻に対して約1/94であり、光子モードが支配的であることを示す。
• 保守的な仮定のもとでも、モデルはSuper Bファクトリーが探査可能なBrを予測しており、Br(τ→μγ)の期待される制約は2×10⁻⁸に達する可能性がある。