[論文レビュー] Softly broken lepton numbers: an approach to maximal neutrino mixing

Eps Hep, Lus Lavoura|arXiv (Cornell University)|Oct 3, 2001

Neutrino Physics Research参考文献 4被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、家族レプトン数が右カラムニュートリノのメジャナ型質量行列によってソフトに破れる3つの右カラムニュートリノを備えたシーソー模型を提案する。このソフトな破れに対して対称性を課すことにより、微調整を必要とせず、自然に大気的・太陽的ニュートリノ混合が最大値をとることを実現し、ニュートリノ振動における大きな混合角を計算可能にしたフレームワークを提供する。

ABSTRACT

In the extension of the standard model with three right-handed neutrinos andthe seesawmechanism,weassumethatthe generationleptonnumbersareseparately conserved in the Yukawa couplings, and that they are softly broken by the Majorana massmatrixofthe neutrinosinglets. Deviationsfromfamily-lepton-numberconservation are then calculable. In this framework, it is possible to introduce symmetries such that either maximal atmospheric-neutrino mixing, or maximal solar-neutrino mixing, or both simultaneously, are achieved naturally.

研究の動機と目的

• 観測されたニュートリノ振動における大きな混合角、特に最大の大気的・太陽的ニュートリノ混合を説明すること。
• 標準模型に3つの右カラムニュートリノを追加することで、ニュートリノ質量の階層問題を解決すること。
• 自然性と対称性に基づく説明を保ちつつ、レプトン数の破れを計算可能なメカニズムとして提供すること。
• 最大混合が偶然的対称性に起因するのではなく、ソフトに破れた家族レプトン数構造に起因する可能性を検討すること。

提案手法

• 標準模型に3つの右カラムニュートリノを導入し、見かけの小粒度ニュートリノ質量を生成するためのシーソー機構を実装する。
• 生成子固有のレプトン数がヤクバイ結合で保存され、近似的なグローバル対称性が保たれるものと仮定する。
• 右カラムニュートリノのメジャナ型質量行列を通じて、これらのレプトン数対称性をソフトに破る。
• 得られた構造を用いて有効な小粒度ニュートリノ質量行列を計算し、その混合パターンを分析する。
• 混合行列が最大の大気的または太陽的ニュートリノ混合をもたらす対称性条件を特定する。
• 最大混合が偶然のキャンセレーションではなく、ソフトな破れのパターンから自然に生じることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフトに破れたレプトン数対称性を持つシーソー模型において、最大の大気的ニュートリノ混合は自然に達成可能か？
• RQ2 同様の対称性破れフレームワークのもとで、最大の太陽的ニュートリノ混合は微調整を伴わず導出可能か？
• RQ3 右カラムニュートリノのメジャナ型質量行列にどのような構造が、小粒度ニュートリノ系における大きな混合角を生じさせるか？
• RQ4 ソフトなレプトン数の破れは、ニュートリノ混合行列および質量スペクトルにどのように影響を与えるか？
• RQ5 最大の大気的および太陽的混合が同時に実現されるような、対称性の実装は存在するか？

主な発見

• ソフトなレプトン数の破れが特定の対称性パターンを尊重する場合、最大の大気的ニュートリノ混合が自然に達成可能である。
• 同様に、ソフトな破れが別の対称性構造を保つ場合、最大の太陽的ニュートリノ混合が生じる。
• 両方の最大混合パターンは、ソフトな破れが組み合わせた対称性条件を満たす場合、同時に実現可能である。
• 正確なレプトン数保存の破れは、右カラムニュートリノのメジャナ型質量行列の構造によって計算可能かつ制御可能である。
• 大きな混合角が任意のパrameter選択ではなく、対称性原理から導かれるため、微調整を回避できる。
• ソフトに破れた家族レプトン数を伴うシーソー機構は、大きなニュートリノ混合角を説明するための妥当で予測可能なフレームワークを提供する。