[論文レビュー] Minimal predictive see-saw model with normal neutrino mass hierarchy

Stephen F. King|arXiv (Cornell University)|Apr 23, 2013

Neutrino Physics Research参考文献 16被引用数 16

ひとこと要約

本稿では、正規ニュートリノ質量階層を有する最小限の二つの右手スピンニュートリノを伴うシー・サウモデルを提案し、電磁ニュートリノへのゼロカップリング（主要なテクスチャー零）が、リプトゲネシスとCP対称性の破れを結びつける。ヤコビ係数と物理的観測量との間のマスターフォーミュラを導出し、単純で予測可能なパターンを特定：大気ニュートリノ質量はカップリング (0,1,1) から、太陽ニュートリノ質量は (1,1,3) もしくは (1,3,1) から、相対位相 ±π/3 を伴い、Tri-bimaximal-Cabibbo混合をもたらし、δ ≈ ±π/2 および m₁ = 0 を与える。

ABSTRACT

We consider the type I see-saw model with two right-handed neutrinos and a normal neutrino mass hierarchy and impose a zero coupling between the right-handed neutrino mainly responsible for the atmospheric neutrino mass and the electron neutrino. We derive a master formula which relates see-saw input parameters in a one to one correspondence with physical neutrino observables. Using the master formula we search for simple ratios of couplings consistent with current data on neutrino mass and lepton mixing. We discover a minimal predictive example in which the right-handed neutrino mainly responsible for the atmospheric neutrino mass has couplings to (nu_e, nu_mu, nu_tau) proportional to (0,1,1) and the right-handed neutrino mainly responsible for the solar neutrino mass has couplings to (nu_e, nu_mu, nu_tau) proportional to (1,1,3) or (1,3,1), with a relative phase eta = -/+ pi/3, providing the link between leptogenesis and CP violation in neutrino oscillation experiments. We show how these patterns of couplings could arise from an A_4 family symmetry model of leptons which predicts all the PMNS parameters in terms of the neutrino mass ratio m_2/m_3, corresponding to approximate Tri-bimaximal-Cabibbo mixing, accurate to one degree, with the prediction delta = +/- pi/2.

研究の動機と目的

• 現在のニュートリノ振動データを説明できる、正規ニュートリノ質量階層を有する最小限の二つの右手スピンニュートリノを伴うシー・サウモデルを構築すること。
• 観測されたニュートリノ質量と混合角と整合する単純なヤコビ係数比を同定すること。
• 特定の相対位相を通じて、リプトゲネシスとニュートリノ振動におけるCP対称性の破れを結びつけること。
• A₄×Z₃¹⁰家族対称性と自発的CP対称性の破れを用いて、モデルを実現すること。
• ニュートリノ質量比 m₂/m₃ の単一の入力パラメータから、すべてのPMNSパラメータを予測すること。

提案手法

• 二つの右手スピンニュートリノモデルにおいて、シー・サウの入力パrameterと物理的ニュートリノ観測量との関係を示すマスターフォーミュラを導出する。
• パラメータを削減し、物理的制約と結びつけるために、主要なテクスチャー零（電子ニュートリノへのゼロカップリング）を課す。
• マスターフォーミュラを用いて、θ₁₃、θ₂₃、θ₁₂、および m₂/m₃ に関する現在のデータと整合する単純なカップリング比を探索する。
• カップリング (0,1,1) と (1,1,3) もしくは (1,3,1)、相対位相 η = ∓π/3 の最小解を同定する。
• F項のアライメントを用いて、フラボンアライメント (0,1,1) と (1,3,1) を実現する A₄×Z₃¹⁰ 家族対称性モデルを構築する。
• 自発的CP対称性の破れが位相 η = ∓π/3 を固定し、δ ≈ ±π/2 および m₁ = 0 をもたらすことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正規階層を有する最小限の二つの右手スピンニュートリノを伴うシー・サウモデルは、単一の入力からすべてのPMNSパラメータを予測できるか？
• RQ2 現在のニュートリノ振動データとテクスチャー零条件と整合する単純なヤコビ係数パターンは何か？
• RQ3 ニュートリノ振動における観測されたCP対称性の破れは、最小限のシー・サウモデルにおいてリプトゲネシスとどのように結びつけられるか？
• RQ4 家族対称性モデルと自発的CP対称性の破れを用いて、Tri-bimaximal-Cabibbo混合パターンを実現できるか？
• RQ5 m₁ = 0 および δ ≈ ±π/2 の予測が、宇宙論的および物性論的側面に与える影響は何か？

主な発見

• 本モデルは、ヤコビ係数 (0,1,1) と (1,1,3) もしくは (1,3,1)、相対位相 η = ∓π/3 の最小限の予測可能な解を同定し、現在のデータと整合する。
• 本モデルは、1度の誤差内にTri-bimaximal-Cabibbo混合を予測し、θ₁₂ ≈ 34°、θ₂₃ ≈ 45°、θ₁₃ ≈ 9.15° を与える。
• CP位相 δ ≈ ±π/2 を予測しており、これは近い将来のニュートリノ実験で検証可能である。
• 本モデルは、m₁ = 0 であり、PMNS行列をすべてニュートリノ質量比 m₂/m₃ から完全に決定する。
• A₄×Z₃¹⁰ 家族対称性モデルは、F項のアライメントと自発的CP対称性の破れを用いて、必要なフラボンアライメントを実現する。
• 本モデルは非常に小さなニュートリノ質量なし二重ベータ崩壊行列要素 mββ ≈ 2.5×10⁻³ eV を予測しており、将来的な実験で除外される可能性がある。