[논문 리뷰] Lepton flavour violating processes in an S_3-symmetric model

A. Mondragón, Myriam Mondragón외 1명|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|2008. 05. 22.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 19인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 렙톤 질량, 혼합 및 입자성질 위반을 설명하기 위해 표준모형의 최소 S₃ 대칭 확장하는 것을 제안한다. 힉스 및 페르미온 부문에 S₃×Z₂ 대칭을 도입함으로써, 맛 변화 중성미온(CFCNs)이 억제되고, 중성미온 혼합 각도 및 뮤온 이례적 자기모멘트에 대해 실험 결과와 뛰어난 일치를 보이며, 맛 변화 스칼라에서 기인하는 관측된 g−2 불일치의 6% 기여를 예측한다.

ABSTRACT

A variety of lepton flavour violating effects related to the recent discovery of neutrino oscillations and mixings is here systematically discussed in terms of an S_3-flavour permutational symmetry. After presenting some relevant results on lepton masses and mixings, previously derived in a minimal S_3-invariant extension of the Standard Model, we compute the branching ratios of some selected flavour-changing neutral current processes (FCNC) as well as the contribution of the exchange of neutral flavour-changing scalar to the anomaly of the magnetic moment of the muon. We found that the minimal S_3-invariant extension of the Standard Model describes successfully masses and mixings, as well as, all flavour changing neutral current processes in excellent agreement with experiment.

연구 동기 및 목표

• 표준모형 내에서 페르미온 질량의 계층성과 혼합, 비제로 중성미온 질량을 통합된 프레임워크 내에서 다루기 위해.
• 맛 대칭을 도입하여 표준모형의 자유 매개변수 수를 줄이기 위해.
• 중성미온 진동과 혼합의 맥락에서 렙톤 맛 위반을 체계적으로 분석하기 위해.
• 레프톤 부문의 맛 변화 중성미온 과정에 대한 분해비를 계산하기 위해.
• 맛 변화 중성 스칼라가 뮤온 이례적 자기모멘트에 기여하는 정도를 평가하기 위해.

제안 방법

• 모든 물질 및 힉스 필드에 대해 S₃ 순열 대칭을 적용하여 1⊕2 표현 구조를 도입한다.
• S₃ 불변성을 유지하고 양자역학적 상호작용을 통해 질량을 생성하기 위해 세 개의 힉스 두중성자(하나의 단일 상태, 두 개의 두중성자 구성요소)를 도입한다.
• 우측 수동 중성미온을 포함한 시이-사우 메커니즘을 사용하여 작은 중성미온 질량을 생성한다.
• S₃×Z₂ 대칭을 적용하여 대칭 보호와 작은 질량 비율을 통해 FCNC 과정을 억제한다.
• 중성자이면서 맛 변화인 스칼라 보손의 교환를 포함한 1-루프 도형을 통해 뮤온 이례적 자기모멘트를 계산한다.
• 재규격화 가능한 양자역학적 상호작용과 대칭적인 힉스 포텐셜을 사용하여 S₃ 불변성과 자발적 대칭 붕괴에 일관성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준모형의 S₃ 대칭 확장이 관측된 중성미온 혼합 각도와 질량 계층을 설명할 수 있는가?
• RQ2 이 S₃ 불변 모형에서 렙톤 부문의 맛 변화 중성미온은 어떻게 행동하는가?
• RQ3 맛 변화 중성 스칼라가 뮤온 이례적 자기모멘트에 기여하는 정도는 얼마인가?
• RQ4 실험 데이터를 재현하면서 자유 매개변수의 수를 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ5 뮤온 g−2의 불일치가 이 S₃ 대칭 모형의 기여와 호환되는가?

주요 결과

• 태양 혼합 각도 θ₁₂는 중성미온 질량 스펙트럼을 역계층으로 고정하며, 질량은 각각 mν₁=0.052 eV, mν₂=0.053 eV, mν₃=0.019 eV이다.
• 중성미온 혼합 각도 θ₂₃와 θ₁₃는 실험 결과와 뛰어난 일치를 보이며, 이는 오직 채널 렙톤 질량과 S₃×Z₂ 대칭에 의존한다.
• 모든 렙톤 FCNC 과정의 분해비는 작은 질량 비율의 거듭제곱(예: me/mτ, mμ/mτ, 및 (mτ/MH₁₂)⁴)에 의해 강하게 억제된다.
• 맛 변화 중성 스칼라의 기여는 δaμ^(H) ≈ 1.7×10⁻¹⁰이며, 관측된 불일치 Δaμ의 약 6%에 해당한다.
• 이 6% 기여는 무시할 수 없으며, 현재의 실험적 및 이론적 불확도(예: 강한 상호작용 3-루프 효과 포함)와 호환된다.
• 이 모형은 최소한의 매개변수 집합으로 쿼크와 렙톤의 질량, 혼합 및 FCNC 과정을 성공적으로 기술한다.