[論文レビュー] Zee and Zee-Babu mechanisms in the minimal 331 model

A. C. B. Machado, Pedro Pasquini+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2018

Stochastic processes and financial applications被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、新しい粒子を追加せずに、最小限の3-3-1模型が1ループおよび2ループレベルでそれぞれZeeおよびZee-Babuメカニズムを自然に実装できることを示している。1ループに修正されたZeeメカニズムを用いた、電荷を帯びたおよび中性のレプトン質量およびPMNS混合行列の体系的かつ包括的な適合法を提示しており、木レベルのニュートリノ質量は現在のデータと整合しないが、1ループの寄与が振動データをうまく再現できることを示している。

ABSTRACT

We show that the minimal 3-3-1 model cannot accommodate the neutrino masses at tree level using present experimental data. Nevertheless, a modified Zee and the Zee-Babu mechanisms for generating neutrino masses at 1-loop and 2-loop, respectively, are automatically implemented in the minimal 3-3-1 model, without introducing new degrees of freedom to the model. We also present a systematic method for finding solutions to the leptonic sector masses and mixing. As a case study, we accommodate the charged and neutral leptons masses and the PMNS matrix in the 1-loop modified Zee mechanism contained in the minimal 3-3-1 model.

研究の動機と目的

• 最小限の3-3-1模型が、現在の実験的データを用いて、木レベルでニュートリノ質量を生成できるかどうかを調査すること。
• ZeeおよびZee-Babuメカニズムが、新たな自由度を導入することなく、模型の粒子内容に自然に埋め込まれていることを示すこと。
• 電荷を帯びたおよび中性のレプトン質量およびPMNS混合行列を含む、レプトン系の体系的解法を開発すること。
• この模型における1ループに修正されたZeeメカニズムが、ニュートリノ振動データをうまく再現できることを示すこと。

提案手法

• 模型は、レプトン三重項構造 ΨaL = (νa, la, lc a)T ~ (3,0) とスカラー三重項 η, ρ, χ を用い、対称的および反対称的フラバー行列 G^S および G^η によるYukawa相互作用を定義する。
• ニュートリノ質量行列は、スカラー場 η および S を含む1ループおよび2ループのフェニマン図から導出され、ZeeおよびZee-Babuメカニズムは模型の既存のスカラー内容によって実装される。
• 電荷を帯びたレプトンおよびニュートリノ質量行列が完全に一般な一般基底が用いられ、それらを対角化するためのユニタリ回転 V^ν, V^l_L, V^l_R が適用される。
• 対称行列 G^S が変換 A によって対角化される補助基底が導入され、A, V^l_L, V^ν を用いたPMNS行列の体系的解法が可能になる。
• PMNS行列は V_PMNS = A* V^l†_L,2 A U_2 として再構成され、フレーバー基底と質量固有状態基底を結ぶ。
• この方法により、1ループZeeフレームワーク内での、質量および混合を含む全レプトンスペクトルの適合が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最小限の3-3-1模型は、現在のニュートリノ振動データを満たしつつ、木レベルでニュートリノ質量を生成できるか？
• RQ2 ZeeおよびZee-Babuメカニズムは、新しい粒子を追加せずに最小限の3-3-1模型に自然に実現されるか？
• RQ3 電荷を帯びたレプトン質量、ニュートリノ質量、およびPMNS混合行列を含む全レプトン系が、この模型における1ループに修正されたZeeメカニズム内で一貫して適合可能か？
• RQ4 対称的および反対称的Yukawa行列が、観測されたレプトン質量および混合を生成する上で果たす役割は何か？
• RQ5 m331模型における1ループZeeメカニズムの文脈で、PMNS行列およびレプトン質量を体系的に解く方法をどのように構築できるか？

主な発見

• 最小限の3-3-1模型における木レベルのニュートリノ質量は、現在のニュートリノ振動データと整合しない。
• 1ループZeeメカニズムは、既存のスカラーおよびフェルミオン内容によって、この模型内で自然に実装される。
• 2ループZee-Babuメカニズムも、模型の表現構造のおかげで自動的に実現される。
• 1ループに修正されたZeeメカニズムを用いた、PMNS行列およびレプトン質量を解く体系的メソッドが開発された。
• 1ループの寄与は、観測されたニュートリノ質量および混合角をうまく再現できるが、木レベルの寄与だけではそれができない。
• この枠組みでは右巻きニュートリノは不要であり、観測されたニュートリノ質量はすべてループ機構によって生じる。必要に応じて、ダークマターまたは異常を説明するための軽いステアロイドニュートリノを含めることも可能である。