[논문 리뷰] A systematic study of Dirac neutrino mass models with a modular $S^{}_4$ symmetry

Xin Wang|arXiv (Cornell University)|2020. 07. 12.

Neutrino Physics Research참고 문헌 72인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 모듈러 $S^4$ 대칭을 사용하여 디рак 중성자 질량 모델을 체계적으로 분류한다. 오른쪽 수동 중성자 초장은 메이저라 중성자 질량을 금지시키기 위해 가중치를 할당한다. 중성자 섹터에서 가중치 2인 모듈러 형식과 전하 렙톤 섹터에서 가중치가 다양하게(2–6) 설정된 형식을 사용하여 12개의 모델 클래스를 구성하였으며, 이 중 10개는 현재의 중성자 진동 데이터, 즉 CP 위반과 풍미 혼합 패턴을 성공적으로 수용한다.

ABSTRACT

In this paper, we investigate lepton mass spectra, flavor mixing and CP violation with a modular $S^{}_4$ symmetry under the assumption that neutrinos are Dirac fermions. We find that the Majorana mass term can be forbidden by adjusting the weight of the right-handed neutrino superfields. We systematically study the scenarios where modular forms in the neutrino sector take the lowest non-trivial weight two, while those in the charged-lepton sector vary from two to six. The corrections from renormalization-group running effects to our model have also been discussed in detail. We totally obtain twelve different classes of models and find that ten of them can accommodate current neutrino oscillation data.

연구 동기 및 목표

• 모듈러 $S^4$ 대칭 아래에서 디рак 중성자 질량 모델을 체계적으로 분류하고, 풍미 혼합과 CP 위반에 중점을 두다.
• 오른쪽 수동 중성자 초장의 가중치 할당이 메이저라 질량 항을 어떻게 금지시킬 수 있는지 탐구하다.
• 전하 렙톤 섹터에서 변하는 모듈러 형식의 가중치(2에서 6까지)가 중성자 질량 스펙트럼에 미치는 영향을 조사하다.
• 모델 프레임워크 내에서의 양자역학적 보정 효과를 분석하다.
• 현재의 중성자 진동 데이터와 일치하는 모델 클래스를 규명하다.

제안 방법

• 모듈러 형식을 통해 모듈러 $S^4$ 대칭을 활용하여 중성자 및 전하 렙톤 요크형 상수의 구조를 제약한다.
• 중성자 섹터에 가중치 2인 모듈러 형식을 할당하고, 전하 렙톤 섹터에는 가중치 2에서 6까지의 다양한 값을 할당하여 풍미 혼합을 생성한다.
• $S^4$ 군 원소에 대한 모듈러 형식의 변환 성질을 이용하여 질량 행렬의 풍미 구조를 유도한다.
• 고에너지 스케일에서 저에너지 스케일로의 중성자 질량과 혼합 각도 보정 효과를 평가하기 위해 재규격화군 방정식을 적용한다.
• 모듈러 형식의 가중치를 다양하게 조정하여 12개의 서로 다른 모델 클래스를 구성하고, 그 현상학적 타당성을 분석한다.
• 모델 예측을 전 세계 중성자 진동 데이터 피팅 결과와 비교하며, 혼합 각도, 질량 분할, CP 위반 위상 등을 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전하 렙톤 섹터에서 다양한 모듈러 형식의 가중치가 디рак 중성자 모델에서의 중성자 혼합 패턴에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 오른쪽 수동 중성자 초장의 가중치를 조정함으로써 메이저라 중성자 질량 항을 자연스럽게 금지시킬 수 있는가?
• RQ3 어떤 모듈러 형식의 가중치 조합이 현재의 진동 데이터와 일치하는 타당한 중성자 질량 스펙트럼을 생성하는가?
• RQ4 이러한 모델에서 재규격화군 보정이 중성자 혼합 매개변수에 얼마나 중요한 영향을 미치는가?
• RQ5 어떻게 $S^4$ 모듈러 대칭이 렙톤 섹터에서 CP 위반을 생성하는가?

주요 결과

• 구성된 12개의 모델 클래스 중 10개가 현재의 중성자 진동 데이터를 성공적으로 수용하며, 측정된 혼합 각도, 질량 분할, CP 위반 위상을 포함한다.
• 모듈러 $S^4$ 대칭 프레임워크 내에서 오른쪽 수동 중성자 초장에 적절한 가중치를 할당함으로써 메이저라 중성자 질량 항이 자연스럽게 금지된다.
• 중성자 섹터에서 가중치 2인 모듈러 형식은 전하 렙톤 섹터에서 높은 가중치(2–6)를 가진 형식과 조합될 경우 항상 타당한 질량 행렬을 생성한다.
• 재규격화군 보정 효과는 무시할 수 없으며 체계적으로 평가되었으며, 혼합 매개변수의 저에너지 예측에 영향을 미친다.
• 이 모델 프레임워크는 모듈러 $S^4$ 대칭을 갖는 타당한 디рак 중성자 모델을 체계적으로 분류할 수 있으며, 풍미 현상학에 풍부한 구조를 제공한다.
• CP 위반이 여러 모델 클래스에서 실현되었으며, 중성자 진동에서 관측된 비영인 디рак CP 위상과 일치한다.