[논문 리뷰] Generating lepton masses and mixings with a heavy vector doublet

A. E. Cárcamo Hernández, Jonatan Vignatti외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 07. 14.

Neutrino Physics Research인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 활성 중성미자 질량을 1-loop 수준의 방사성 시즈(means) 메커니즘을 통해 생성하는 중성미자 질량을 설명하는 표준모형의 두 모델 확장인 무거운 SU(2)L 벡터 이중체와 아홉 개의 SM 단일 스칼라를 포함한다. 이 모델들은 정상적 및 역전된 중성미자 질량 계층을 모두 고려하여 관측된 렙톤 질량과 혼합 각도를 성공적으로 재현하며, 향후 실험에서 측정 가능한 수준의 전하 렙톤 밀도 위반 비율을 예측한다.

ABSTRACT

We construct two viable extensions of the SM with a heavy vector in the fundamental $SU\left( 2 ight) _{L}$ representation and nine SM singlet scalar fields, consistent with the current SM fermion mass spectrum and fermionic mixing parameters. The small masses for the active neutrinos are generated from radiative seesaw mechanism at one loop level mediated by the neutral components of the heavy vector as well as by the left handed Majorana neutrinos. The proposed models predicts rates for charged lepton flavor violating processes within the reach of the forthcoming experiments.

연구 동기 및 목표

• 표준모형의 맛 퍼즐을 해결하기 위해 계층적인 페르미온 질량 스펙트럼과 혼합 각도를 설명한다.
• 무거운 벡터 이중체와 퇄성 중성미자를 포함한 1-loop 수준의 방사성 시즈 메커니즘을 통해 작은 활성 중성미자 질량을 생성한다.
• 표준모형의 최소 확장을 통해 정상적 및 역전된 중성미자 질량 계층에 대한 타당한 모델을 구축한다.
• 향후 실험의 감도 범위 내에서 측정 가능한 수준의 전하 렙톤 맛 위반 과정을 예측한다.
• 여러 개의 SM 단일 스칼라를 도입하여 양성자 질량 계층을 설명하는 데 있어 양성자 쿠퍼링 상수를 1차원으로 유지한다.

제안 방법

• 표준모형 렙톤과 새로운 퇄성 왼손 중성미자 및 SM 단일 스칼라를 통해 연결된 중성 무거운 SU(2)L 벡터 이중체를 도입한다.
• 페르미온 질량 계층과 혼합 패턴을 제어하기 위해 이산적 S3×Z2×Z6×Z8×Z12 맛 대칭을 도입한다.
• 역전 계층용과 정상 계층용 두 모델을 구축하며, 둘 다 표준모형 페르미온 질량과 혼합을 일치시킨다.
• 중성 무거운 벡터 이중체의 중성 성분과 왼손 메이조라 중성미자가 활성 중성미자 질량 생성에 기여하는 1-loop 수준의 방사성 시즈 메커니즘을 사용한다.
• 불필요한 쿠퍼링을 억제하기 위해 SM 단일 스칼라와 벡터 이중체에 맛 대칭에 따른 특정 전하 할당을 부여한다.
• 무거운 벡터 이중체와 퇴화 중성미자를 포함한 루프 다이어그램에서 효과적 중성미자 질량 행렬을 유도하여 시즈 유사한 구조를 도출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기본적인 SU(2)L 표현에서의 무거운 벡터 이중체가 방사성 시즈 메커니즘을 통해 작은 활성 중성미자 질량을 생성할 수 있는가?
• RQ2 무거운 벡터 이중체와 SM 단일 스칼라를 포함한 모델에서 관측된 렙톤 혼합 각도와 질량 계층을 일관적으로 재현할 수 있는가?
• RQ3 이 모델이 전하 렙톤 맛 위반에 미치는 영향은 무엇이며, 예측된 비율은 향후 실험에서 측정 가능한가?
• RQ4 이 모델이 오직 순위 1의 양성자 쿠퍼링 상수와 추가적인 단일 스칼라만을 사용하여 표준모형 페르미온 질량 계층을 설명할 수 있는가?
• RQ5 이산 맛 대칭군 S3×Z2×Z6×Z8×Z12는 모델의 구조를 어떻게 제약하며 실험 데이터와의 일관성을 확보하는가?

주요 결과

• 모델은 정상적 및 역전된 중성미자 질량 계층 모두에서 관측된 렙톤 질량과 혼합 각도를 성공적으로 재현한다.
• 활성 중성미자 질량은 중성 무거운 벡터 이중체의 중성 성분과 왼손 메이조라 중성미자가 기여하는 1-loop 수준의 방사성 시즈 메커니즘을 통해 생성된다.
• μ→eγ 및 τ→μγ와 같은 전하 렙톤 맛 위반 과정의 분해율은 향후 실험인 Mu2e와 COMET의 감도 범위 내에 있다.
• 아홉 개의 SM 단일 스칼라를 사용함으로써 모든 양성자 쿠퍼링 상수가 순위 1 수준이 되며, 정교한 조정 없이도 페르미온 질량 계층을 설명할 수 있다.
• 모델은 246 GeV 스케일에서 양성자 단위성과 전자기 대칭 파괴와 일관된다.
• 이산 맛 대칭군 S3×Z2×Z6×Z8×Z12는 질량 행렬의 정확한 구조를 보장하고 불필요한 맛 변화 과정을 억제한다.