[논문 리뷰] Four-loop Radiative Seesaw Model with 750 GeV Diphoton Resonance

Takaaki Nomura, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|2016. 01. 18.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 뉴트리노 질량을 4차 순환 수준에서 생성하고, 뮤온 g−2 이상 현상과 750 GeV 이중광자 공진을 스칼라 공진으로 설명하는 전역 U(1) 대칭을 가진 4순환 방사성 시즈모델을 제안한다. 이 모형은 동시에 페르미온성 또는 보존성 어두운 물질 후보를 수용하며, 관측된 이중광자 초과 현상에 상당한 단면적을 제공한다.

ABSTRACT

We propose a new type of radiative neutrino model with global hidden U(1) symmetry, in which neutrino masses are induced at the four loop level, and we discuss the discrepancy of the muon anomalous magnetic moment to the standard model, and the fermion or boson DM candidate. We also discuss diphoton excess within our model and show how to explain the sizable excess.

연구 동기 및 목표

• 표준모형을 초월하여 뮤온 비정상 자기모멘트(g−2)의 괴리 문제를 해결하기 위해.
• LHC 런 2 데이터에서 관측된 750 GeV 이중광자 공진을 새로운 스칼라 공진으로 설명하기 위해.
• 전역 U(1) 대칭을 통해 보호되는 4순환 수준에서 뉴트리노 질량 생성을 위한 방사 메커니즘을 제공하기 위해.
• 모형의 대칭 구조와 일치하는 타당한 페르미온성 또는 보존성 어두운 물질 후보를 식별하기 위해.
• 뉴트리노 질량, g−2, 이중광자 공진, 어두운 물질의 다수 이상 현상을 하나의 재규격화 가능한 프레임워크 안에서 통합적으로 설명하기 위해.

제안 방법

• 뉴트리노 질량 항을 보호하고 4순환 수준에서 뉴트리노 질량 생성을 보장하는 전역 U(1) 대칭을 도입하기 위해.
• 이중광자로 붕괴하는 새로운 복소 스칼라 싱게터를 포함한 스칼라 섹터를 구성하기 위해.
• 새로운 무거운 페르미온과 스칼라를 포함하는 고차 순환 도형을 통해 시즈모드 유사한 구조를 구현하기 위해.
• 스칼라 싱게터의 광자 및 페르미온과의 결합을 통해 LHC 데이터와 일치하는 상당한 이중광자 붕괴 단면적을 생성하기 위해.
• U(1) 대칭을 통해 가장 가벼운 중성 입자(어두운 물질 후보)의 안정성을 확보하고, 그 밀도 및 직접 탐지 제약 조건을 분석하기 위해.
• 새로운 스칼라 및 페르미온 상태를 포함하는 순환 도형을 통해 뮤온 g−2 기여를 계산하고, 관측된 괴리와 일치시키기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전역 U(1) 대칭을 가진 4순환 방사성 시즈모델이 동시에 750 GeV 이중광자 공진과 뮤온 g−2 이상 현상을 설명할 수 있는가?
• RQ2 이 모형에서 타당한 어두운 물질 후보는 무엇이며, 그 성질은 U(1) 대칭과 스칼라 섹터에 어떻게 의존하는가?
• RQ3 750 GeV 공진의 이중광자 붕괴 단면적은 얼마나 크며, LHC 데이터에서 관측된 초과 현상과 일치할 수 있는가?
• RQ4 4순환 수준에서 뉴트리노 질량을 생성하기 위해 필요한 새로운 입자의 결합 상수와 질량 스케일은 무엇인가?
• RQ5 이 모형은 관측된 뮤온 비정상 자기모멘트 값과 기타 저에너지 제약 조건과 일치하는가?

주요 결과

• 모형은 전역 U(1) 대칭에 의해 보호되는 4순환 방사 시즈모 메커니즘을 통해 뉴트리노 질량을 생성한다.
• 750 GeV 이중광자 공진은 광자와의 결합이 있는 복소 스칼라 싱게터에 의해 설명되며, LHC 데이터와 일치하는 상당한 폭을 가진 이중광자 붕괴를 한다.
• 모형은 관측된 표준모형과의 괴리와 일치하는 상당한 기여도를 뮤온 비정상 자기모멘트에 기여한다.
• 이 모형에서 가장 가벼운 중성 입자는 안정한 어두운 물질 후보이며, 양자수에 따라 페르미온성 또는 보존성이 될 수 있다.
• 스칼라 싱게터의 결합 상수는 관측된 초과 현상과 일치하는 폭과 단면적을 가진 이중광자 공진을 생성하도록 조정된다.
• 뉴트리노 질량 척도와 어두운 물질의 잔류 밀도를 포함한 기타 저에너지 및 콜라이더 제약 조건과도 일치한다.