[論文レビュー] The Seesaw mechanism in the $\mu u$SSM

Daniel E. López-Fogliani|arXiv (Cornell University)|Apr 1, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 10被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、右側ニュートリノスーパ Multiplet によるR対称性の明示的破れを介して、ニュートリノ質量とμ項を同時に生成するμνSSMにおけるピボット機構を提案する。MSSMの中性ノイザーと左・右のニュートリノが混合することで、非対角的でないニュートリノヤコビ行列と電弱スケールのピボットを用いて、観測されたニュートリノ質量と混合角（三重最大混合を含む）を再現する。

ABSTRACT

The $\\mu \ u$SSM proposes to use right-handed neutrino supermultiplets in order to generate the $\\mu$ term and neutrino masses simultaneously. We discuss neutrino physics and the associated electroweak seesaw mechanism in this model. We show how to obtain, from the neutralino-neutrino mass matrix of the $\\mu \ u$SSM, the effective neutrino mass matrix. In particular we discuss certain limits of this matrix that clarify the neutrino-sector behavior of the model. We also show that current data on neutrino masses and mixing angles can easily be reproduced. These constraints can be fulfilled even with a diagonal neutrino Yukawa matrix, since this seesaw does not involve only the right-handed neutrinos but also the MSSM neutralinos. To obtain the correct neutrino angles turns out to be easy due to the following characteristics of this seesaw: R-parity is broken and the relevant scale is the electroweak one.

研究の動機と目的

• 微調整を必要としない超対称枠組みの中でμ項とニュートリノ質量の起源を説明すること。
• 右側ニュートリノの期待値によるμ項の動的生成によってMSSMのμ問題を解決すること。
• 最小限の標準模型の超対称拡張として、現在のニュートリノ振動データ（大きな混合角を含む）を再現すること。
• 中性ノイザーをピボット機構に含めることで、対角的ヤコビ行列からも大きなニュートリノ混合角が生じることを示すこと。

提案手法

• R対称性の破れ項を含む$\mu\nu$SSMにおける中性ノイザー-ニュートリノ質量行列を構築する。
• ピボット機構を用いて完全な中性ノイザー-ニュートリノ混合行列から有効ニュートリノ質量行列を導出する。
• 極限状態（例えば、μ-τヤコビが縮退している場合など）での行列の解析を通じてニュートリノ系の振る舞いを明確化する。
• 有効質量行列の固有値および固有ベクトルの解析的表現を用いて、観測された混合パターンにマッピングする。
• 実験的ニュートリノ質量差と混合角に一致するように、ヤコビカップリング、ソフト対称性破れ質量、スネーター期待値などのパラメータを固定する。
• 三重最大混合（$\sin^2\theta_{13}=0$, $\sin^2\theta_{23}=1/2$, $\sin^2\theta_{12}=1/3$）が、ピボット行列における特定のパラメータ選択によって達成可能であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 μνSSMは、非対角的でないニュートリノヤコビ行列のみを用いて、観測されたニュートリノ質量差と混合角を再現できるか？
• RQ2 MSSMの中性ノイザーをピボット機構に含めることで、ニュートリノ質量行列と混合パターンにどのような影響を与えるか？
• RQ3 電弱スケールにおけるR対称性の破れが、このモデルにおけるニュートリノ質量生成に与える影響は何か？
• RQ4 非対角的ヤコビカップリングを導入せずに、三重最大混合を達成できるか？
• RQ5 現在のニュートリノデータは、特にピボットスケールと期待値に関して、μνSSMのパラメータ空間にどのような制約を課えるか？

主な発見

• $\mu\nu$SSMは、右側ニュートリノの期待値によるμ項とニュートリノ質量の同時生成を実現する電弱スケールピボット機構を実現する。
• 非対角的ヤコビカップリングを必要とせず、太陽および大気の質量差と大きな混合角を含む現在のニュートリノ振動データを再現できる。
• パラメータを調整することで、$c = A + B - d$ とすることで、三重最大混合（$\sin^2\theta_{13} = 0$, $\sin^2\theta_{23} = 1/2$, $\sin^2\theta_{12} = 1/3$）を達成可能である。
• ピボット機構はR対称性の破れによって駆動され、中性ノイザーとニュートリノの混合が生じ、これにより対角的ヤコビ行列であっても大きな混合角が実現可能である。
• モデルは正規および逆転ニュートリノ質量階層の両方を許容し、$|A - B| < |2(A + B) - d|$ などのパラメータ制約によって正しい階層が選択される。
• ニュートリノヤコビカップリングは自然に小さく（$\sim 10^{-6}$）なるため、電弱スケールピボットと整合し、高スケールピボットの必要性を回避する。