[論文レビュー] Neutrinoless Double Beta Decay: Low Left-Right Symmetry Scale?

Miha Nemev, Fabrizio Nesti+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2011

Neutrino Physics Research被引用数 15

ひとこと要約

この論文は、宇宙論的ニュートリノ質量限界と矛盾する可能性のある非零ニュートリノ質量なし二重ベータ崩壊信号を説明できる低エネルギー左対称モデルかどうかを調査している。ディラックヤコビカップリングに大きなキャンセレーションがない限り、モデルは10 TeV未満の左対称性の対称性破れスケールを要請する——これはLHCで到達可能であり、標準模型の検証可能な拡張を提供する。

ABSTRACT

SISSA, Trieste, Italy(Dated: December 21, 2011)Experiments in progress may con rm a nonzero neutrinoless double beta decay rate in conict withthe cosmological upper limit on neutrino masses and thus require new physics beyond the StandardModel. A natural candidate is the Left-Right symmetric theory, which led originally to neutrinomass and the seesaw mechanism. In the absence of cancelations of large Dirac Yukawa couplings,we show how such a scenario would require a low scale of Left-Right symmetry breaking roughlybelow 10 TeV, tantalizingly close to the LHC reach.

研究の動機と目的

• 潜在的な非零ニュートリノ質量なし二重ベータ崩壊率と宇宙論的ニュートリノ質量上限の間の矛盾を解消すること。
• 左対称理論が微調整を必要としない形でこの矛盾を解消できるかどうかを検討すること。
• ディラックヤコビカップリングが大きくかつキャンセレーションがない場合、左対称性の対称性破れスケールがどの程度必要かを特定すること。
• LHCの到達範囲内でそのようなモデルの現象論的妥当性を評価すること。

提案手法

• 左対称モデルにおけるニュートリノ質量生成メカニズムとシー・スイッチ機構を分析する。
• 宇宙論的ニュートリノ質量限界からの制約を評価する。
• 大きなディラックヤコビカップリングがキャンセルしないという要件を適用し、左対称性の対称性破れスケールを制約する。
• 観測されたニュートリノ質量なし二重ベータ崩壊率と整合性を持つことから、対称性破れスケールの上限を導出する。
• 予想される新しい物理のスケールをLHCがどの程度探査可能かを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ディラックヤコビカップリングに大きなキャンセレーションがない場合、左対称モデルは非零ニュートリノ質量なし二重ベータ崩壊率を説明できるが、宇宙論的ニュートリノ質量限界に違反しないか？
• RQ2 ディラックヤコビカップリングが大きく、微調整されていない場合、左対称性の対称性破れスケールはどの程度必要か？
• RQ3 ヤコビカップリングにキャンセレーションがない場合、低スケール左対称性の妥当性にどのような影響を与えるか？
• RQ4 この状況下で予想される新しい物理のスケールは、LHCで到達可能か？

主な発見

• 非零ニュートリノ質量なし二重ベータ崩壊率は、新しい物理が導入されない限り、宇宙論的ニュートリノ質量上限と矛盾する。
• ディラックヤコビカップリングに大きなキャンセレーションがない場合、左対称性の対称性破れスケールは約10 TeV未満でなければならない。
• この低スケールは、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）でモデルを検証可能であることを意味する。
• この結果は、LHCで左対称性物理学を探索する強い動機を提供する。