[論文レビュー] Lepton flavour violating processes in an S_3-symmetric model

A. Mondragón, Myriam Mondragón+1 more|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|May 22, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 19被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、フェルミオンの質量階層、混合、およびフレーバー変換を統一的に説明するための標準模型の最小限の S₃ 対称的拡張を提案する。ヒッグスおよびフェルミオン系に S₃×Z₂ 対称性を課すことにより、フレーバー変換を伴う中性荷電現在（FCNC）を抑制し、実験と非常に良好に一致するニュートリノ混合角およびミュオンの異常磁気モーメントの予測を行う。特に、フレーバー変換を伴うスカラー粒子からの寄与として、観測された g−2 の乖離のうち6%を占める。

ABSTRACT

A variety of lepton flavour violating effects related to the recent discovery of neutrino oscillations and mixings is here systematically discussed in terms of an S_3-flavour permutational symmetry. After presenting some relevant results on lepton masses and mixings, previously derived in a minimal S_3-invariant extension of the Standard Model, we compute the branching ratios of some selected flavour-changing neutral current processes (FCNC) as well as the contribution of the exchange of neutral flavour-changing scalar to the anomaly of the magnetic moment of the muon. We found that the minimal S_3-invariant extension of the Standard Model describes successfully masses and mixings, as well as, all flavour changing neutral current processes in excellent agreement with experiment.

研究の動機と目的

• フェルミオンの質量階層および混合（非ゼロのニュートリノ質量を含む）を統一的な枠組みで説明すること。
• フレーバー対称性を導入することで、標準模型の自由パラメータの数を減らすこと。
• ニュートリノの振動および混合の文脈において、レプトンのフレーバー変換を破壊する現象を体系的に分析すること。
• レプトン系におけるフレーバー変換を伴う中性荷電現在（FCNC）過程の分岐比を計算すること。
• フレーバー変換を伴う中性スカラーがミュオンの異常磁気モーメントに与える寄与を評価すること。

提案手法

• ヒッグスおよびフェルミオン場に S₃ の置換対称性を導入し、すべての物質およびヒッグス場に 1⊕2 の表現構造をもたらす。
• S₃ 不変性を保つために3つのヒッグスダブルレット（1つのスカラー、2つのダブルレット成分）を導入し、ヤコビ相互作用によって質量を生成する。
• 右巻きニュートリノを用いたシー・サブメカニズムにより、小さなニュートリノ質量を生成する。
• S₃×Z₂ 対称性を適用し、対称性の保護と小さな質量比によって FCNC の過程を抑制する。
• 中性でフレーバー変換を伴うスカラー粒子の交換を伴う一次ループ図を用いて、ミュオンの異常磁気モーメントを計算する。
• 再正規化可能なヤコビ相互作用と対称なヒッグスポテンシャルを用い、S₃ 不変性および自発的対称性の破れを保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型の S₃ 対称的拡張は、観測されたニュートリノ混合角および質量階層を説明できるか？
• RQ2 この S₃ 不変モデルにおいて、レプトン系におけるフレーバー変換を伴う中性荷電現在（FCNC）はどのように振る舞うか？
• RQ3 フレーバー変換を伴う中性スカラーは、ミュオンの異常磁気モーメントにどの程度の寄与をもたらすか？
• RQ4 このモデルは、実験データを再現しつつ、自由パラメータの数をどの程度削減できるか？
• RQ5 ミュオン g−2 の乖離は、この S₃ 対称的モデルからの寄与と整合性を示しているか？

主な発見

• 太陽系混合角 θ₁₂ がニュートリノ質量スペクトルを逆質量階層に固定し、質量は mν₁=0.052 eV、mν₂=0.053 eV、mν₃=0.019 eV となる。
• ニュートリノ混合角 θ₂₃ および θ₁₃ は、電荷レプトンの質量および S₃×Z₂ 対称性にのみ依存し、実験データと非常に良好に一致する予測値を示す。
• すべてのレプトン系 FCNC 時間の分岐比は、小さな質量比の累乗（me/mτ、mμ/mτ、および (mτ/MH₁₂)⁴）によって強く抑制される。
• フレーバー変換を伴う中性スカラーがミュオンの異常磁気モーメントに与える寄与は δaμ^(H) ≈ 1.7×10⁻¹⁰ であり、観測された乖離 Δaμ の約6%に相当する。
• この6%の寄与は無視できないものであり、ハドロン的三ループ効果を含めた現在の実験的および理論的不確実性と整合する。
• このモデルは、クォークおよびレプトンの質量、混合、および FCNC 時間を、最小限のパラメータ集合で成功裏に記述する。