[論文レビュー] Lepton Flavor Violation and Its Constraints on the Neutrino Mass Models

Xiao-Jun Bi, Yuan-Ben Dai|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2001

Neutrino Physics Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、'lopsided'な電磁荷レプトン質量行列を有する supersymmetric see-saw モデルにおけるレプトンフラバー違反を調査し、$μ \to e\gamma$ の過程が実験によって強く制約されることを示している。また、2-3 および 1-3 要素に lopsided な構造を持つ新しい質量行列を提案しており、これは自然に小さな $Br(μ \to e\gamma)$ をもたらし、太陽ニュートリノ振動の LMA 解を支持する。

ABSTRACT

The tiny neutrino masses measured in the neutrino oscillation experiments can be naturally explained by the supersymmetric see-saw mechanism. If the supersymmetry breaking is mediated by gravity, the see-saw models may predict observable lepton flavor violating effects. In this work, we investigate the lepton flavor violating process $\mu o e\gamma$ in the kind of neutrino mass models based on the idea of the ``lopsided'' form of the charged lepton mass matrix. The constraints set by the muon anomalous magnetic moment are taken into account. We find the present models generally predict a much larger branching ratio of $\mu o e\gamma$ than the experimental limit. Conversely, this process may give strong constraint on the lepton flavor structure. Following this constraint we then find a new kind of the charged lepton mass matrix. The feature of the structure is that both the elements between the 2-3 and 1-3 generations are ``lopsided''. This structure produces a very small 1-3 mixing and a large 1-2 mixing in the charged lepton sector, which naturally leads to small $Br(\mu o e\gamma)$ and the LMA solution for the solar neutrino problem.

研究の動機と目的

• 重力媒介による SUSY 破れを伴う supersymmetric see-saw モデルにおけるレプトンフラバー違反の意味を検討すること。
• ミュオンの異常磁気モーメントからの制約が、レプトンフラバー違反過程に与える影響を評価すること。
• LMA 解が太陽ニュートリノ振動を説明できるのと同時に、$\mu \to e\gamma$ 衰えを抑制する可能性のある、有効な電磁荷レプトン質量行列構造を特定すること。
• 1-2 項の大きな混合を示す電磁荷レプトン系と、小さな $Br(\mu \to e\gamma)$ を同時に説明できる新しい質量行列形式を導出すること。

提案手法

• 重力媒介による SUSY 破れを伴う supersymmetric see-saw モデルにおける $\mu \to e\gamma$ 衰え振幅を分析する。
• ミュオンの異常磁気モーメントからの制約を適用し、モデルのパラメータを制限する。
• 2-3 および 1-3 セクターにおける非一様な非対角要素を強調する、'lopsided' 形式の電磁荷レプトン質量行列を導入する。
• この新しい構造に基づくレプトン混合パターンを導出し、$\mu \to e\gamma$ の分岐比を評価する。
• 予測された $Br(\mu \to e\gamma)$ を現在の実験的限界と比較し、モデルの妥当性を検証する。
• モデルの現象論的整合性を検証するため、太陽ニュートリノ振動の LMA 解をベンチマークとして用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重力媒介による SUSY 破れを伴う supersymmetric see-saw モデルと lopsided な電磁荷レプトン質量行列を有する場合、$\mu \to e\gamma$ 衰えの予測は何か？
• RQ2 ミュオンの異常磁気モーメントからの制約は、これらのモデルにおけるレプトンフラバー違反過程の妥当性にどのように影響するか？
• RQ3 LMA 解が太陽ニュートリノ振動を説明できるのと同時に、$\mu \to e\gamma$ を抑制する新しい電磁荷レプトン質量行列構造を構築できるか？
• RQ4 電磁荷レプトン質量行列における 2-3 および 1-3 の lopsided 構造が、レプトン混合パターンに与える影響は何か？
• RQ5 電磁荷レプトン混合とニュートリノ質量生成の相互作用が、$\mu \to e\gamma$ の分岐比にどのように影響するか？

主な発見

• 標準的な lopsided ニュートリノ質量モデルは、現在の実験的限界よりも顕著に大きな $\mu \to e\gamma$ 分岐比を予測する。
• ミュオンの異常磁気モーメントからの制約により、これらのモデルにおける有効なパrameter 空間がさらに制限される。
• 2-3 および 1-3 セクターに lopsided 要素を持つ新しい電磁荷レプトン質量行列構造が提案された。
• この新しい構造は、電磁荷レプトン系において非常に小さな 1-3 混合と大きな 1-2 混合を生じる。
• その結果、モデルは自然に小さな $Br(\mu \to e\gamma)$ をもたらし、実験的限界と整合する。
• このモデルは同時に太陽ニュートリノ振動の LMA 解を支持しており、現象論的に妥当なフレームワークを提供する。