[論文レビュー] Neutrino radiative decay and lepton flavor violation in supersymme tric models

Marie-Bernadette Causse|ArXiv.org|Feb 11, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、右手型ニュートリノを含む超対称モデルにおける放射的ニュートリノ崩壊（$\bar{\nu}_\tau \to \nu_\mu + \gamma$）およびレプトンフラバー違反（LFV）を検討し、最小超対称標準模型（MSSMRN）および$SU(5)$大統一理論（SU(5)RN）を用いて分析している。多重質量挿入法を用いて遷移磁気モーメントを計算した結果、特に重い右手型ニュートリノの場合、大きな混合と残存密度に整合する超対称パラメータのもとで、標準模型の予測（1.32×10⁻¹⁹ $m_\nu$/eV）と同等またはそれ以上の値に達することが分かった。

ABSTRACT

The radiative decay of neutrino,such as (\bar{ν_τ}: \longrightarrow: ν_μ+γ), in the minimal supersymmetric standard model with right-handed neutrinos (MSSMRN) and in the (SU(5)) grand unified theory with right-handed neutrinos((SU(5)RN))model is examined.In these models,the transition magnetic moment of neutrino is directly proportional to the neutrino mass.For different values on SUSY parameters (compatible with the relic density) and for large mixing angle solution to the atmospheric neutrino problem,the transition magnetic moment can be a few times greater than,or comparable to,the value of the standard model (with a right-handed neutrino singlet added).

研究の動機と目的

• 右手法ニュートリノを含む超対称モデルにおけるニュートリノの放射崩壊、特に$\bar{\nu}_\tau \to \nu_\mu + \gamma$の検討。
• 右手法ニュートリノを含むMSSMRNおよび$SU(5)$大統一理論（SU(5)RN）におけるレプトンフラバー違反（LFV）の評価。
• 多重質量挿入法を用いて、これらのモデルにおけるメジャナ型ニュートリノの遷移磁気モーメントを計算すること。
• 残存密度制約のもとで、超対称パラメータおよび右手法ニュートリノ質量が磁気モーメントに与える影響を特定すること。
• せ-inverse機構における共通のヤクバイ係数を通じて、ニュートリノ振動とLFV過程との関係を調査すること。

提案手法

• MSSMRNおよびSU(5)RNモデルにおける$\bar{\nu}_\tau \to \nu_\mu + \gamma$崩壊に対するチョウリンチョの寄与を計算するため、多重質量挿入法を用いる。
• スレプトン質量混合およびチョウリンチョセクターの混合を組み込み、特に大気ニュートリノデータが示唆する第二および第三生成の間の大きな混合を特に考慮する。
• 重い右手法ニュートリノを仮定したせ-inverse機構を適用し、上型クォークと類似したヤクバイ係数を仮定する。
• フェニマン積分を解析的表現を用いて評価し、$H_a$、$H_d$、$H_e$、$I$、$f$、$g$、$h$、$F$などの関数を含む。
• フェニマンパラメータの数値的積分を用いて振幅を計算し、$X_{\widetilde{W}_n} = M_2^2 / \overline{M}_n^2$および$X_{\widetilde{\mu}_n} = \mu^2 / \overline{M}_n^2$を用いる。
• 数値解析にあたり、DarkSUSYとSuspect2のインターフェースを活用し、超対称パラメータが残存密度制約と整合することを保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 右手法ニュートリノを含むSUSYモデルにおけるメジャナ型ニュートリノの遷移磁気モーメントは、標準模型の予測と同等またはそれ以上に達する可能性があるか？
• RQ2 大気ニュートリノデータが示唆する第二および第三生成スレプトン状態間の大きな混合は、$\bar{\nu}_\tau \to \nu_\mu + \gamma$の放射崩壊率にどのように影響するか？
• RQ3 右手法ニュートリノ質量およびヤクバイ係数が、レプトンフラバー違反の生成および磁気モーメントの増幅に果たす役割は何か？
• RQ4 超対称パラメータ（例：$M_2$, $\mu$）および残存密度制約が、予測される磁気モーメントにどの程度影響を及えるか？
• RQ5 ニュートリノ質量生成に寄与する同じヤクバイ係数が、電荷レプトン崩壊における顕著なLFVを媒介できるか？

主な発見

• MSSMRNおよびSU(5)RNモデルにおけるニュートリノの遷移磁気モーメントは、標準模型の値（$1.32 \times 10^{-19} \, \text{eV}^{-1} \times m_\nu$）と同等、あるいは数倍に達することがある。
• 第二および第三生成スレプトン状態間の大きな混合（大気ニュートリノ問題の大きな混合角解に一致）がある場合、磁気モーメントは増幅される。
• 磁気モーメントは右手法ニュートリノの質量に敏感であり、$M_R$が大きいほどより大きな値が得られる。
• 数値的結果から、残存密度に整合する超対称パラメータのもとで、磁気モーメントは$\sim 10^{-19} \, \text{eV}^{-1}$に達し、標準模型の予測に近づくか、それを上回ることが分かった。
• 多重質量挿入法は、チョウリンチョおよびスレプトン混合に起因する主要寄与を的確に捉えており、$H_a$、$I$、$F$などのパラメータ依存関数を用いた解析的積分が有効に機能している。
• 本研究は、せ-inverse機構におけるヤクバイ係数が、ニュートリノ質量の説明と観測可能なLFV過程（放射崩壊を含む）の両方を同時に説明できることを確認した。