[論文レビュー] Nearly bimaximal neutrino mixing in an SU(3)(L) x U(1)(N) gauge model with radiative neutrino masses

Teruyuki Kitabayashi, Masaki Yasuè|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、L_e - L_μ - L_τ 対称性を持つ SU(3)_L × U(1)_N 角運動量モデルを提案し、1ループおよび2ループの図を介して放射的ニュートリノ質量を生成する。その結果、ほぼ二最大のニュートリノ混合が得られる。モデルは、重い中性レプトンを含む3つのレプトン三重項を特徴とし、質量生成を媒介するヒッグス三重項と電荷付き単粒子を用いる。わずかな補正で観測された混合パターンをうまく再現できる。

ABSTRACT

By using the L_e-L_\\mu-L_\ au symmetry, we construct an SU(3)_LxU(1)_N gauge model that provides radiatively generated neutrino masses, which turn out to give nearly bimaximal neutrino mixing. Our discussions are based on the recent suggestion that interactions described by one-loop diagrams induce mixing masses of \ u_e-\ u_\\mu and \ u_e-\ u_\ au while those described by two-loop diagrams induce other tiny mixing masses, thus based on the L_e-L_\\mu-L_\ au breaking. Lepton triplets consist of three families of (\ u^i_L, \\ell^i_L, \\omega^{0i}_L) (i = 1,2,3), where \\omega^{0i} denote heavy neutral leptons. Higgs scalars required for the one-loop radiative mechanism involve three triplets that give quark-lepton masses. The two-loop radiative mechanism is made possible by introducing a charged singlet, which couples to \\ell^i_R\\omega^{0j}_R (i,j = 2,3).

研究の動機と目的

• レプトン数対称性の枠組み内で、放射的メカニズムによって小さなニュートリノ質量を説明するローレンツ的ゲージモデルを構築すること。
• 1ループおよび2ループの寄与の階層を用いて、実験データと整合するほぼ二最大のニュートリノ混合を達成すること。
• 2ループ質量生成メカニズムを可能にするために、レプトン三重項構造に重い中性レプトンを組み込むこと。
• クォーク・レプトン質量生成および放射的ニュートリノ質量生成の両方を達成するために必要な最小ヒッグス系を同定すること。
• 観測された混合構造を許容する L_e - L_μ - L_τ の破れパターンと整合性を保つこと。

提案手法

• L_e - L_μ - L_τ 対称性を SU(3)_L × U(1)_N ゲージモデルに組み込み、レプトン数の破れとニュートリノ質量生成を制約すること。
• 1ループ放射的ニュートリノ質量を実現するため、3つのヒッグス三重項を導入し、ν_e - ν_μ および ν_e - ν_τ 混合に寄与させる。
• 右レプトンおよび右中性レプトン状態 (ℓ^i_R ω^{0j}_R) に結合する電荷付き単粒子スカラーを導入し、2ループニュートリノ質量生成を可能にする。
• レプトン三重項 (ν^i_L, ℓ^i_L, ω^{0i}_L) を i = 1,2,3 に対して割り当て、ω^{0i}_L を重い中性レプトンとする。
• 1ループ図を用いて ν_e と ν_μ、ν_e と ν_τ 間の支配的混合質量を生成し、2ループ図を用いて補助的補正を生成する。
• すべての場の量子数を慎重に割り当てることで、ゲージ不変性とアノマリーキャンセレーションを保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 L_e - L_μ - L_τ 対称性を持つ SU(3)_L × U(1)_N モデルにおける放射的ニュートリノ質量生成機構は、ほぼ二最大のニュートリノ混合を再現できるか？
• RQ2 1ループおよび2ループの図が、観測されたニュートリノ質量階層および混合パターンを生成する上で果たす役割は何か？
• RQ3 重い中性レプトンおよび特定のヒッグス多重項の導入が、放射的質量生成プロセスにどのように寄与するか？
• RQ4 クォーク・レプトン質量生成および放射的ニュートリノ質量生成を両立させるために必要な最小ヒッグス系は何か？
• RQ5 L_e - L_μ - L_τ 対称性の破れが、得られるニュートリノ混合角にどのように影響するか？

主な発見

• ヒッグス三重項を介した1ループ図により、放射的ニュートリノ質量が生成され、ν_e と ν_μ、ν_e と ν_τ 間の支配的混合が生じる。
• 電荷付き単粒子が右レプトンおよび中性レプトン状態に結合する2ループ寄与により、混合質量に対する補助的補正が生成される。
• 得られるニュートリノ混合パターンはほぼ二最大であり、大気および太陽ニュートリノ振動に関する現在の実験データと整合する。
• 重い中性レプトン (ω^{0i}_L) は、2ループ質量生成メカニズムにおいて不可欠な要素である。
• ヒッグス系には、1ループ質量生成のための3つの三重項と、2ループ寄与のための電荷付き単粒子が含まれており、ゲージ不変性とアノマリーキャンセレーションを保証する。
• ループ抑制によってニュートリノ質量の自然な階層が実現され、1ループ寄与が2ループ寄与よりも顕著に大きい。