[論文レビュー] Neutrinos in the Simplest Little Higgs Model

Jae Yong Lee|ArXiv.org|Apr 16, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 10被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、標準模型ニュートリノが右巻きパートナーとディラック対を形成しないシンプル・リトル・ヒッグス・モデル（SLHM）において、ニュートリノ質量と混合を調査する。SMニュートリノは重いベクトル型中性レプトンとペアを形成し、ヒッグストリプレットを介した1ループ図による放射修正により、小さなメジャノラ質量が生成される。これにより、標準的ニュートリノのフレーバー混合に加え、SMニュートリノとその重いパートナー間の混合も生じ、重い状態との大きな混合角により、非ユニタリなMNS行列が生じる。

ABSTRACT

The simplest little Higgs model based on a SU(3) global symmetry contains a $SU(3)_{weak}$ triplet and a singlet per a generation in the lepton sector. A neutral component of the triplet and the singlet turn into a neutral vector-like $SU(2)_L$ singlet after electroweak symmetry breaking while the other neutral component of the triplet is the SM neutrino. At tree level, Yukawa couplings of the lepton sector not only allow the neutral vector-like lepton to couple to the SM neutrino, but also give them a Dirac mass. Majorana mass terms for the SM neutrinos and their partners arise at one loops, leading to neutrino flavor mixing in addition to neutrino-heavy neutral lepton mixing.

研究の動機と目的

• SMニュートリノが右巻きパートナーとディラック対を形成しないSLHMにおいて、小さなニュートリノ質量の起源を理解すること。
• 1ループ放射修正がSMニュートリノおよびその重いパートナーのメジャノラ質量を生成する役割を分析すること。
• SLHMにおける第一級（フレーバー）および第二級（SM-重い中性レプトン）の混合振動を調査すること。
• SMニュートリノと重いベクトル型状態を含む全9×9中性レプトン混合行列を構築・分析すること。
• 非ユニタリ混合の物性的意味および重い中性レプトンの崩壊をプローブする可能性を検討すること。

提案手法

• 1世代に限定したSLHMにおけるレプトン系を分析し、ヒッグストリプレットとレプトンダブルット・シングレット間のヤクバイ結合に注目する。
• ヒッグス系は、SU(3)の大域対称性がSU(2)L×U(1)Yに破れる構造であり、SMヒッグスは2つのトリプレットからの擬スカラー・ゴールドストン粒子として実現される。
• 2つのヒッグストリプレットを介した1ループ図を計算し、中性レプトン（SMニュートリノを含む）のメジャノラ質量項を生成する。
• 摂動的アプローチを用いて全中性レプトン混合行列を構築し、混合角θとユニタリ行列VLが支配する。
• MNS混合行列はcosθ·V†Lとして導出され、cosθ ≠ 1であるため非ユニタリとなる。これは重い状態との大きな混合を反映している。
• 弱い電荷カレントおよび重い中性レプトンの崩壊モードを通じて、混合パラメータを抽出するための物性的制約を議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SMニュートリノが右巻きパートナーとディラック対を形成しない場合、SLHMにおいてニュートリノ質量はどのように生じるか？
• RQ2 1ループ図がSMニュートリノおよびその重いパートナーのメジャノラ質量を生成する役割は何か？
• RQ3 重いベクトル型中性レプトンの存在により、SMニュートリノの混合パターンは標準模型とどのように異なるか？
• RQ4 MNS行列における非ユニタリ混合がニュートリノ振動実験および重い中性レプトンの崩壊に与える影響は何か？
• RQ5 既知のニュートリノ振動データを用いて、重い中性レプトンの性質を制約または予測できるか？

主な発見

• SMニュートリノおよびその重いパートナーのメジャノラ質量は、2つのヒッグストリプレットの交換を介した1ループ放射修正により生成され、ニュートリノ質量の小ささが説明される。
• SMニュートリノ質量は、ヤクバイ結合定数の積とループ因子に比例し、スケールfにより抑制され、小さな有効質量が得られる。
• MNS混合行列は非ユニタリであり、cosθ·V†Lとして与えられ、cosθ ≠ 1であるため、SMニュートリノと重い中性レプトンとの間で顕著な混合が生じる。
• ニュートリノ-重い中性レプトン混合角は大きくなり、sinθ·V†Lのオーダーとなり、大きな質量差があるためニュートリノ振動データと矛盾しない。
• 混合角θは標準的ニュートリノ振動実験からは抽出できないが、重い中性レプトンの崩壊を通じてプローブ可能である。
• 重い中性レプトンの質量階層が測定されれば、SMニュートリノの質量階層に関する間接的情報が得られる。