[論文レビュー] Radiative Neutrino Mass Models

Hiroaki Sugiyama|arXiv (Cornell University)|May 7, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

このレビューでは、新しいヒッグスボソンを介したループ補正によって軽いニュートリノ質量が生じる放射型ニュートリノ質量モデルを提示している。ニュートリノ振動データによって制約を受けるヤコビ係数結合が、レプトン数非保存崩壊（ℓ→ℓ₁ℓ₂ℓ₃）および一重に帯電したヒッグスボソンのレプトン的崩壊において特徴的なフレーバー構造を予測し、加速器実験での検証可能なシグネチャを提供する。

ABSTRACT

In this short review, we see some typical models in which light neutrino masses are generated at the loop level. These models involve new Higgs bosons whose Yukawa interactions with leptons are constrained by the neutrino oscillation data. Predictions about flavor structures of $\ell o \overline{\ell}_1 \ell_2 \ell_3$ and leptonic decays of new Higgs bosons via the constrained Yukawa interactions are briefly summarized in order to utilize such Higgs as a probe of $ν$ physics.

研究の動機と目的

• 新しいヒッグスボソンを介したループレベルでのニュートリノ質量生成を特徴とする主要な放射型ニュートリノ質量モデルを要約すること。
• ニュートリノ振動データを用いて、新しいヒッグスボソンのヤコビ係数結合を制約すること。
• レプトン数非保存過程（ℓ→ℓ₁ℓ₂ℓ₃）および一重に帯電したヒッグスボソンのレプトン的崩壊におけるフレーバー構造を予測すること。
• 加速器実験でこれらのモデルを検証可能な観測シグネチャを同定すること。
• Zee、Zee-Babu、Ma、およびその他のモデルを含む、異なるモデル間におけるフレーバー依存の崩壊パターンの比較的概要を提供すること。

提案手法

• ループ次数（1ループ、2ループ、3ループ）および新粒子内容（スレッド/ダブルレット/トリプレットスカラー、右手系ニュートリノ）によって放射型ニュートリノ質量モデルを分類すること。
• ニュートリノ振動データを適用してニュートリノ質量行列の構造を制約し、ヤコビ係数結合行列に対する制約を導出すること。
• 制約付きヤコビ係数行列を用いて、一重に帯電したヒッグスボソン（H⁻ → ℓν）のレプトン的崩壊およびレプトン数非保存崩壊（ℓ → ℓ₁ℓ₂ℓ₃）の分岐比を予測すること。
• 離散的対称性（Z₂またはグローバルU(1)）を組み込み、フレーバー変換中性荷電現在を抑制し、最も軽い帯電ヒッグスを安定化させること。
• 通常の質量順序と逆転した質量順序の両方において、Zee、Zee-Babu、Ma、AKS、GNR、KS、KMSなどのモデルのH⁻崩壊分岐比を比較すること。
• フレーバー変換中性荷電現在の存在しないことと、特定の崩壊階層の存在を組み合わせて、加速器実験によるモデルの区別を可能にすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる放射型ニュートリノ質量モデルは、一重に帯電したヒッグスボソンのレプトン的崩壊において、どのように異なるフレーバー構造を予測するか？
• RQ2 ニュートリノ振動データは、これらのモデルにおけるヤコビ係数結合行列にどのような制約を課えるか？
• RQ3 離散的対称性（Z₂またはグローバルU(1)）は、新しいヒッグス状態の崩壊パターンと安定性にどのように影響するか？
• RQ4 さまざまな放射型ニュートリノ質量モデルにおけるℓ → ℓ₁ℓ₂ℓ₃崩壊の予測分岐比は何か？
• RQ5 Zee-BabuモデルやNMモデルにおいて、H⁻ → ℓν崩壊のフレーバー構造は、通常の質量順序と逆転した質量順序を区別できるか？

主な発見

• Zeeモデルでは、ヤコビ係数結合行列の反対称構造のおかげで、BR(s⁻ → eₗνₗ) : BR(s⁻ → μₗνₗ + τₗνₗ) ≈ 1:1 となる。
• Zee-BabuおよびNMモデルでは、通常の質量順序ではBR(H⁻ → eₗνₗ) : BR(H⁻ → μₗνₗ) : BR(H⁻ → τₗνₗ) ≈ 2:5:5、逆転した質量順序では2:1:1となる。
• AKSモデルでは、第二ヒッグスダブルレットへの結合のおかげで、φ₂⁻は主にτₗνₗに崩壊する。
• GNR、KS、KMSモデルでは、φ₂⁻はW⁻に崩壊し、レプトンの最終状態におけるe:μ:τ ≈ 1:1:1の等しい分岐比を示す。
• KNTモデルでは、mμ/mτの階層のおかげで、s₂⁻がτₗψᴿ⁰に崩壊することは極めて抑制され、観測不能となる。
• GNRモデルでは、s⁻がφ₂⁻と混合することでW⁻に崩壊し、φ₂⁻崩壊と同一のe:μ:τ = 1:1:1のフレーバー比を示す。