[論文レビュー] Neutrino physics

E. Kh. Akhmedov|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2000

Neutrino Physics Research被引用数 33

ひとこと要約

この論文は、ニュートリノ質量（ディラックおよびマヨラナ）、セーブ・メカニズム、真空中および物質中でのニュートリノ振動（MSW効果を含む）、CP対称性の意味、二重ベータ崩壊を含むニュートリノ物理学の包括的な理論的概要を提供している。実験データを統合して、物性論的に許容されるニュートリノ質量行列の形を提示し、現在および将来のニュートリノ研究の基盤となる参照資料を提供する。

ABSTRACT

In the present lectures the following topics are considered: general properties of neutrinos, neutrino mass phenomenology (Dirac and Majorana masses), neutrino masses in the simplest extensions of the standard model (including the seesaw mechanism), neutrino oscillations in vacuum, neutrino oscillations in matter (the MSW effect) in 2- and 3-flavour schemes, implications of CP, T and CPT symmetries for neutrino oscillations, double beta decay, solar neutrino oscillations and the solar neutrino problem, and atmospheric neutrinos. We also give a short overview of the results of the accelerator and reactor neutrino experiments and of future projects. Finally, we discuss how the available experimental data on neutrino masses and lepton mixing can be summarized in the phenomenologically allowed forms of the neutrino mass matrix.

研究の動機と目的

• 標準模型を超えたニュートリノ質量および混合の理論的枠組みを体系的にレビューすること。
• 真空中および物質中でのニュートリノ振動の物性論を、2および3フレーバー系におけるMSW効果を含めて説明すること。
• CPT、CP、T対称性がニュートリノ振動現象に与える影響を分析すること。
• 加速器、原子炉、および天体的ニュートリノ源からの実験データと理論的モデルを結びつけること。
• 現在のニュートリノ質量およびレプトン混合の制約を、ニュートリノ質量行列の妥当な形に要約すること。

提案手法

• 拡張されたゲージ模型におけるセーブ・メカニズムを含む、ディラックおよびマヨラナメカニズムによるニュートリノ質量生成の分析。
• 量子場の理論を適用して、真空中および物質中での振動確率を導出し、太陽および大気ニュートリノにおけるMSW効果を組み込む。
• 群論および対称性の考察を用いて、CPT、CP、T不変性がニュートリノ混合における役割を検討すること。
• 太陽、大気、原子炉、加速器ニュートリノ実験からのデータを統合して、混合パラメータおよび質量階層の制約を求める。
• 測定された混合角および質量差と整合する、物性論的に妥当なニュートリノ質量行列の形を構築すること。
• 有効場理論の技術を用いて、標準模型の拡張における低エネルギーでのニュートリノ相互作用を記述すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ディラック質量とマヨラナ質量は、ニュートリノ質量生成にどのような違いをもたらすか？
• RQ2 セーブ・メカニズムは、観測されたニュートリノ質量の小ささをどのように説明するか？
• RQ3 物質中でのニュートリノ振動は真空中のものとどのように異なるか、特にMSW効果の文脈で。
• RQ4 ニュートリノ振動におけるCP破れの観測的シグネイチャは何か？
• RQ5 現在の実験結果は、ニュートリノ質量行列の構造をどのように制約するか？

主な発見

• セーブ・メカニズムは、重い右巻きニュートリノを導入することにより、観測されたニュートリノ質量の小ささを自然に説明する。
• 物質中でのニュートリノ振動、特にMSW効果により、太陽ニュートリノフラックスの観測された欠損がうまく説明される。
• レプトン系におけるCP破れは可能であり、将来的な長基盤ニュートリノ振動実験で探査可能である可能性がある。
• 物性論的に許容されるニュートリノ質量行列の形は、太陽、大気、および原子炉ニュートリノ実験で測定された混合角および質量差によって制約される。
• CPT対称性はニュートリノ振動で保存されており、現在の実験データおよびローレンツ不変な量子場理論と整合している。
• 二重ベータ崩壊実験は、ニュートリノのマヨラナ性および絶対的質量スケールを補完的に探査する手段を提供する。