[論文レビュー] Radiative Seesaw Model with Non-zero $ heta_{13}$ and Warm Dark Matter Scenario

Ping-Kai Hu|arXiv (Cornell University)|Aug 13, 2012

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、特に非ゼロのθ₁₃を考慮して、Maの放射的シー・スウモデルを最新の実験データに基づいて再評価し、寒冷（CDM）および温かくダークマター（WDM）の両方のシナリオにおける妥当性を検討する。熱的生成に続くN₂の崩壊によるエントロピー希釈によって残り質量関数が達成可能であり、M₁ < M₂ < m₀を要件としている。μ → eγおよび残り質量密度からの強い制約が生じるが、モデルはミュオンのg−2の異常を説明するには不十分である。

ABSTRACT

With updated experiment result, we study Ma's radiative seesaw model. We try to use fewer assumptions to study the feasibility of this model. Both CDM and WDM scenario are taken into consideration. In CDM scenario, the fitting of relic abundance shows that a mass spectrum M_1 < m_0 < M_2 is preferred if theory remains perturbability. By studying the flavour violation process \mu ightarrow e \gamma and relic density abundance, we get very strong constraint for the model. In addition, we try to explain muon anomaly a_{\mu} \equiv (g-2)/2 within the model, but the contribution induced by new particles is too small to account for the discrepancy. In WDM scenario, We show that relic abundance can be produced by thermal production with subsequent entropy dilution process. The entropy dilution can be attained by N_2 decay in which a mass spectrum M_1 < M_2 < m_0 is required.

研究の動機と目的

• Daya Bayからの非ゼロθ₁₃測定を踏まえて、Maの放射的シー・スウモデルを再評価すること。
• モデルの寒冷（CDM）および温かくダークマター（WDM）シナリオにおける妥当性を評価すること。
• μ → eγや残り質量密度の測定といったフラバー非保存過程を用いて、モデルのパラメータ空間を制約すること。
• モデルが観測されたミュオンのg−2の異常を説明できるかどうかを検討すること。
• WDMにおけるエントロピー希釈が、追加の粒子を導入せずにN₂の崩壊によって実現可能であることを示すこと。

提案手法

• 更新されたθ₁₃データとPMNS混合行列を用いて、ニュートリノ質量行列を再構築する。
• WDMシナリオにおける正しい残り質量関数を達成するために、熱的生成とエントロピー希釈のメカニズムを適用する。
• Z₂対称性を用いて、最も軽いメジャー間ノ粒子N₁をダークマター候補として安定化する。
• 共凝集および混合効果を考慮した上で、CDMおよびWDMの仮定の下で残り質量密度の数値フィッティングを実施する。
• N₁、N₂およびスカラー二重項ηを含む一次ループ図を用いて、フラバー非保存過程μ → eγを評価する。
• モデル内の新しい粒子がミュオンの異常磁気モーメント（g−2）に与える寄与を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非ゼロθ₁₃を有する放射的シー・スウモデルは、CDMおよびWDMの両シナリオで正しい残り質量関数を再現できるか？
• RQ2 残り質量密度および摂動論的制約から、どの質量階層（M₁ < m₀ < M₂ または M₁ < M₂ < m₀）が好まれるか？
• RQ3 μ → eγ崩壊過程からの制約は、モデルのパラメータ空間に対してどれほど強く働くか？
• RQ4 モデルは観測されたミュオンのg−2の乖離を説明できるか？
• RQ5 追加の粒子を導入せずに、WDMにおけるエントロピー希釈はモデル内で実現可能か？また、どのような崩壊機構がそれを可能にするか？

主な発見

• 摂動論的制約と観測された残り質量密度を満たすために、CDMシナリオではM₁ < m₀ < M₂の質量スペクトルが好まれる。
• μ → eγ過程はモデルのパラメータ空間に対して極めて強い制約を課し、許容可能なパラメータ領域を著しく制限する。
• モデル内の新しい粒子によるミュオンのg−2への寄与は、観測された乖離を説明するには小さすぎる。
• WDMシナリオでは、熱的生成に続くN₂の崩壊によるエントロピー希釈によって正しい残り質量関数が達成可能であり、M₁ < M₂ < m₀を要件としている。
• エントロピー希釈は、N₂の崩壊によってモデル自身の中で実現可能であり、追加のスカラーシングレットや再加熱粒子の導入が不要である。
• フラバー非保存過程および残り質量密度の制約により、特に非ゼロθ₁₃を考慮した場合、モデルの妥当性は顕著に制限される。