[논문 리뷰] A two loop induced neutrino mass model with modular $A_4$ symmetry

Takaaki Nomura, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 10.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 40

한 줄 요약

모듈러 A4 대칭을 이용한 이중 루프 중성미자 질량 모델을 제시하고, Yukawa 구조를 제약하며, 모듈러 A4 대칭을 도입한 Zee-Babu–type 프레임워크 내에서 이종 렙손과 다크 물질 후보를 포함시켜 중성미자 질량, 혼성, LFV, 그리고 뮤온 g-2에 대한 예측을 제시한다.

ABSTRACT

We propose a model with radiatively induced neutrino mass at two-loop level, applying modular $A_4$ symmetry. The neutrino mass matrix is formulated where the structure of associated couplings are restricted by the symmetry. Then we show several predictions in the lepton sector, satisfying lepton flavor violations as well as neutrino oscillation data. We also discuss muon anomalous magnetic moment and briefly comment on dark matter candidate.

연구 동기 및 목표

• 렙손에서의 플레버(Flavor) 구조를 제시하고, 모듈러 A4 대칭 하에서 두 루프에서 방사적으로 생성되는 중성미자 질량으로 이를 다룬다.
• 두 루프 메커니즘을 실현하기 위해 이종 전하 렙손과 비활성 스칼라를 포함한 확장된 필드 구성을 도입한다.
• 모듈러 대칭으로 제약된 중성미자 질량 행렬을 형식화하고 LFV 및 중성미자 진동 데이터에 대한 예측을 도출한다.

제안 방법

• 모듈러 A4 대칭을 갖는 Zee-Babu–like 모델에서 이중 루프 중성미자 질량 생성 메커니즘을 구현한다.
• 필드에 모듈러 가중치를 할당하여 Yukawa 결합이 모듈러 형태가 되도록 하고 이를 통해 제약을 크게 만든다.
• 루프 적분과 결합이 본문에 정의된 대로 (mν)ij ≈ sumab Fia Mab Fjb^T 형태의 중성미자 질량 행렬을 도출한다.
• 루프 유도 결합으로부터 LFV 붕괴율 BR(li→ljγ)와 뮤온 비이상 자기모멘트 Δaμ를 계산한다.
• 비활성 η 및 단일체를 포함한 스칼라 포텐셜과 질량 스펙트럼을 탐구하여 안정성과 타당한 DM 후보를 보장한다.
• 중성미자 진동 데이터와 LFV 제약을 맞추기 위해 매개변수 공간을 스캔하고, Majorana 및 Dirac 위상에 대한 함의를 논의한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 모듈러 A4 대칭을 갖는 이중 루프 메커니즘이 관측된 중성미자 질량 차이와 혼성을 재현할 수 있는가?
• RQ2 이 모듈러 A4 이중 루프 프레임워크에서 어떤 LFV 과정과 뮤온 g-2 예측이 나타나는가?
• RQ3 모듈러 가중치 배정이 Yukawa 구조와 잠재적 DM 후보를 어떻게 제약하는가?
• RQ4 복소 모듈러스 τ의 어떤 영역이 데이터와 일치하는 유효한 NH 또는 IH 해를 제공하는가?

주요 결과

• 중성미자 질량 행렬은 이중 루프 수준에서 생성되며 적절한 μssk와 질량 매개변수로 대기성/태양성 질량 차이를 맞출 수 있다.
• 혼성 각도 및 질량 관찰값에 대한 예측 범위가 NH와 IH 시나리오에서 현재의 3σ 진동 제약을 통과한다.
• 뮤온의 g-2 기여도는 작고 (∼10^-11 ~ 10^-15) 현재 실험 선호도보다 낮으며, LFV 한계가 강한 제한을 부과한다.
• τ ≈ i 및 τ ≈ i∞에 근접한 영역은 특정 예측으로 NH를 수용할 수 있으며, 경량 중성미자 질량 및 무배타 이중 베타 붕괴에 대한 예측이 제시된다; τ가 ω에 근접하면 스캔에서 타당한 해가 나오지 않는다.
• 비활성 η 구간에서 DM 후보를 허용하며, 스펙트럼 선택에 따라 수백 GeV 대의 질량 규모가 가능하다.
• 표 2는 NH 및 IH 타당성과 해당 관측 가능 예측을 보여주는 샘플 매개변수 포인트를 제공한다.