[論文レビュー] Neutrino mixing and see-saw mechanism

M. Jeżabek, Y. Sumino|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 1998

Neutrino Physics Research被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、スーパーカムイオカンデで観測された最大のミューオン-タウニュートリノ混合を説明するための、てこ重ね機構フレームワークを提案する。2つのモデルクラスを特定する：1つは電子ニュートリノ混合が小さく、質量差が階層的である（Δm²₂₃ ≪ Δm²₁₂ ≈ Δm²₁₃）もので、もう1つは、縮重した重いニュートリノ状態によって駆動される真空中のほぼ最大の太陽ニュートリノ振動を示すものである。主な貢献は、特定のフレーバー対称性を用いたてこ重ね機構により、自然に二最大混合が実現されることである。

ABSTRACT

Models of neutrino masses are discussed capable of explaining in a natural way the maximal mixing between $ν_μ$ and $ν_τ$ observed by the Super-Kamiokande collaboration. For three generations of leptons two classes of such models are found implying: a) $Δ{m_{23}}^2 \ll Δ{m_{12}}^2 \approx Δ{m_{13}}^2 $ and a small mixing between $ν_{e}$ and the other two neutrinos, b) $Δ{m_{12}}^2 \ll Δ{m_{13}}^2 \approx Δ{m_{23}}^2$ and a nearly maximal mixing for solar neutrino oscillations in vacuum.

研究の動機と目的

• スーパーカムイオカンデのデータで観測されたνμとντの間の最大混合を説明すること。
• 観測されたニュートリノ混合パターンを自然に取り入れられるニュートリノ質量のモデルを構築すること。
• てこ重ね機構が二最大混合および二重ベータ崩壊に与える影響を調査すること。
• 観測されたニュートリノ質量差と混合角と整合する2つの明確なモデルクラスを同定すること。

提案手法

• 重い右巻きニュートリノを用いたタイプIのてこ重ね機構を採用し、軽いニュートリノ質量を生成する。
• フレーバー対称性を課して、ディラック質量行列と重いメジャノラ質量行列の構造を制約する。
• νeと他の2つのフレーバーとの間の混合が小さい極限におけるニュートリノ混合行列を分析する。
• 大気中ニュートリノ質量差が支配的になり、かつ自然に二最大混合が生じる条件を導出する。
• てこ重ねの公式 mν ≈ −mD^T M_R^{−1} mD を用いて、軽いニュートリノ質量をディラック質量行列と重いメジャノラ質量行列に関連付ける。
• モデルの妥当性を検証するため、二重ベータ崩壊からの制約を組み込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 てこ重ね機構は、大気中ニュートリノデータで観測されたνμ−ντの最大混合を自然に説明できるか？
• RQ2 てこ重ねフレームワークにおいて、観測されたニュートリノ混合角と整合する質量階層のパターンは何か？
• RQ3 フレーバー対称性は、3世代モデルにおけるニュートリノ混合行列の構造にどのように影響するか？
• RQ4 特定の重いメジャノラニュートリノの配置によって、てこ重ね機構における二最大混合を実現できるか？
• RQ5 これらのモデルは、ゼロフレーバー二重ベータ崩壊にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 2つのクラスのてこ重ねモデルが、最大のνμ−ντ混合を自然に説明できることが同定された：1つはΔm²₂₃ ≪ Δm²₁₂ ≈ Δm²₁₃でνe混合が小さいもの、もう1つはΔm²₁₂ ≪ Δm²₁₃ ≈ Δm²₂₃でほぼ最大の太陽混合を示すものである。
• ほぼ縮重した重いメジャノラニュートリノを持つモデルは、ニュートリノ混合行列において二最大混合をもたらす。
• てこ重ね機構により、観測された大気中ニュートリノ質量差と混合パターンが自然に実現可能である。
• ゼロフレーバー二重ベータ崩壊からの制約は、特にほぼ縮重した重いニュートリノを持つ場合に、提案されたモデルと整合的である。
• モデルは、νeと他の2つのニュートリノとの間のわずかだがゼロでない混合を予測しており、太陽ニュートリノデータと整合的である。
• 本稿は、てこ重ね機構における対称性によって保護された構造から、観測されたニュートリノ混合パターンが自然に導かれる理論的枠組みを提供する。