[論文レビュー] New Approach to Texture-zeros with S_3 symmetry - Flavor Symmetry and Vacuum Aligned Mass Textures -

Satoru Kaneko, Hideyuki Sawanaka+3 more|ArXiv.org|Mar 23, 2007

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、$S_3$ フレーバー対称性を介して、クォークおよびレプトンの質量行列におけるテクスチャー・ゼロ構造の動的な起源を提案する。$S_3$-荷電のヒッグス二重項の真空期待値（VEV）がゼロとなることで、微調整を必要とせずにフェルミオン質量行列にゼロ要素が生成される。モデルはニュートリノ混合行列要素 $U_{e3} \geq 0.04$ の下限を予測し、フラバー変換型中性荷電現在（FCNC）を抑制する。$K^0$-$\bar{K}^0$ 混合からの制約により、重いヒッグス粒子の質量に約 1.4 TeV の下限が得られる。

ABSTRACT

A texture-zeros is an approach to reduce the number of free parameters in Yukawa couplings and it is one of the most attractive ones. In our paper, we discuss the origin of zero-structure in texture-zeros by S_3 flavor symmetry approach. Some of electroweak doublet Higgs fields have vanishing vacuum expectation value(VEV) which leads to vanishing elements in quark and lepton mass matrices. Then, the structure of supersymmetric scalar potential is analyzed and Higgs fields have non-trivial S_3 charges. As a prediction of our paper, a lower bound of a MNS matrix element, U_{e3} \geq 0.04, is obtained. The suppression of flavor-changing neutral currents(FCNC) mediated by the Higgs fields is discussed and lower bounds of the Higgs masses are derived.

研究の動機と目的

• クォークおよびレプトンの質量行列におけるテクスチャー・ゼロ構造の動的な起源を提供すること。これは、そうでなければ手作業で仮定されるものである。
• ヤコビ行列のゼロ要素の起源に曖昧さがあるのを解消するため、非自明な真空期待値を持つ $S_3$-荷電ヒッグス場を導入すること。
• 得られた質量行列がフェルミオン質量および混合角の実験的データと整合することを保証すること。
• 複数のヒッグス場によって媒介されるフラバー変換型中性荷電現在（FCNC）を、対称性および質量制約によって抑制すること。
• 将来の実験にテスト可能な予測を導出すること、例えば $U_{e3}$ ニュートリノ混合行列要素に対する下限を求める。

提案手法

• $S_3$ 値が非自明な複数の $SU(2)$ 二重項ヒッグス場を導入し、それらの真空期待値（VEV）がゼロとなることで、テクスチャー・ゼロを生成できるようにする。
• $S_3$ 不変な超対称スカラー自己エネルギー項をヒッグス系に構築し、その真空構造を解析することで、パrameterの微調整を必要としない、好ましい VEV パatters を同定する。
• $S_3$ 二重項のテンソル積の分解を用いて、$S_3$ 不変性を保証する最一般のヤコビ行列の形を導出する。
• 正確な $S_3$ モデルの物性的予測を変えることなく、安定な真空とゼロ VEV を実現できる $S_3$-ソフト破れ項を導入する。
• ヒッグス質量スペクトルを解析し、MSSM に類似した弱スケール質量を持つ最も軽いヒッグスモードを同定する。
• $K^0$-$\bar{K}^0$ システムにおける木レベルの FCNC 分析を行い、重いヒッグス状態の質量を制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クォークおよびレプトンの質量行列におけるテクスチャー・ゼロ構造は、手作業による仮定ではなく、$S_3$ フレーバー対称性とゼロとなるヒッグス VEV を通じて動的に生じうるか？
• RQ2 $S_3$-荷電ヒッグス場が、パrameterの微調整を必要とせずに、質量行列のゼロ要素を生成する役割を果たすのはどのようなものか？
• RQ3 $S_3$ 対称性は、上クォークとダウンクォークの質量行列が異なる形を取ることをどのように保証するのか？
• RQ4 $S_3$ 対称な真空構造から、$U_{e3}$ ニュートリノ混合行列要素にどのような下限を導出できるか？
• RQ5 特に $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合を介した木レベルの FCNC によって、重いヒッグス粒子の質量にどのような制約が生じるか？

主な発見

• ニュートリノ混合行列要素 $U_{e3}$ に対して $U_{e3} \geq 0.04$ の下限が導出され、将来の実験（例：ダブル・チューズ）におけるテスト可能な予測を提供する。
• モデルは、$S_3$-荷電ヒッグス二重項の VEV がゼロとなることで、パrameter の微調整を必要とせずにテクスチャー・ゼロ質量行列を動的に実現する。
• $S_3$-ソフト破れ項は、正確な $S_3$ モデルの好ましい真空構造や物性的予測を変えることがない。
• 最も軽いヒッグス粒子は弱スケールの質量 $\mathcal{O}(v)$ を持ち、主に $h^0_{uA}, h^0_{dA}, h^0_{u2}, h^0_{d1}$ から構成され、MSSM に類似したスペクトルと整合的である。
• $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合からの制約により、$\eta = 0.03$ の場合、重いヒッグス状態の平均質量は $M_H \geq 1.4$ TeV であり、$\eta = 0$ の場合、$M_H \geq 3.8$ TeV である（$v_{d1} = 100$ GeV を仮定）。
• モデルは FCNC を効果的に抑制しており、主な実験的制約は $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合に起因し、超対称性破れスケールに対するきつい下限をもたらす。