[논문 리뷰] New Approach to Texture-zeros with S_3 symmetry - Flavor Symmetry and Vacuum Aligned Mass Textures -

Satoru Kaneko, Hideyuki Sawanaka외 3명|ArXiv.org|2007. 03. 23.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 $S_3$ 풍미 대칭을 통해 쿼크와 렙톤의 질량 행렬에 있는 텍스처-제로를 동역학적으로 기원으로 설명한다. 여기서 $S_3$에 의해 전하를 띤 힉스 두중의 진공 기대값(Vacuum Expectation Value, VEV)이 0이 되어, 정교한 조정 없이도 페르미온 질량 행렬에 0 원소가 생성된다. 이 모형은 중성자 혼합 행렬 원소에 대해 $U_{e3} \geq 0.04$의 하한을 예측하며, 풍미 변화 중성미류 전이(FCNC)를 억제하여 $K^0$-$\bar{K}^0$ 혼합 제약 조건으로부터 무거운 힉스의 질량에 대해 약 1.4 TeV의 하한을 도출한다.

ABSTRACT

A texture-zeros is an approach to reduce the number of free parameters in Yukawa couplings and it is one of the most attractive ones. In our paper, we discuss the origin of zero-structure in texture-zeros by S_3 flavor symmetry approach. Some of electroweak doublet Higgs fields have vanishing vacuum expectation value(VEV) which leads to vanishing elements in quark and lepton mass matrices. Then, the structure of supersymmetric scalar potential is analyzed and Higgs fields have non-trivial S_3 charges. As a prediction of our paper, a lower bound of a MNS matrix element, U_{e3} \geq 0.04, is obtained. The suppression of flavor-changing neutral currents(FCNC) mediated by the Higgs fields is discussed and lower bounds of the Higgs masses are derived.

연구 동기 및 목표

• 쿼크와 렙톤 질량 행렬의 텍스처-제로를 수동적으로 가정하는 대신, 이를 동역학적으로 기원을 제공하는 것.
• Yukawa 상수의 0 원소 기원에 대한 모호함을 제거하기 위해 비자명한 진공 기대값을 지닌 $S_3$에 의해 전하를 띤 힉스 장을 도입함으로써 해결하는 것.
• 유도된 질량 행렬이 페르미온 질량과 혼합 각도에 대한 실험 데이터와 일치하도록 보장하는 것.
• 다중 힉스 장에 의해 매개되는 풍미 변화 중성미류 전이(FCNC)를 대칭성과 질량 제약 조건을 통해 억제하는 것.
• 미래 실험을 위한 검증 가능한 예측, 예를 들어 중성자 혼합 행렬 원소 $U_{e3}$에 대한 하한을 도출하는 것.

제안 방법

• 비자명한 $S_3$ 전하를 지닌 다수의 $SU(2)$ 두중 힉스 장을 도입하여, 이를 통해 질량 행렬의 0 원소를 생성하는 진공 기대값(Vacuum Expectation Value, VEV)이 0이 되도록 하는 것.
• 히긴스 부문에 대한 $S_3$-불변 초대칭 스칼라 포텐셜을 구성하고, 매개변수 조정 없이도 선호되는 VEV 패턴을 식별하기 위해 진공 구조를 분석하는 것.
• $S_3$ 두중의 텐서 곱 분해를 사용하여, $S_3$ 불변성을 보장하는 최대 일반적인 양자역학 상수 행렬 형태를 유도하는 것.
• 정확한 $S_3$ 모형의 현상학적 예측을 유지하면서도, 비자명한 VEV를 지닌 안정된 진공을 허용하는 $S_3$-소프트-breaking 항을 도입하는 것.
• 히긴스 질량 스펙트럼을 분석하고, MSSM과 유사한 약한 척도 질량을 지닌 가장 가벼운 힉스 모드를 식별하는 것.
• 나무 수준의 FCNC 분석을 $K^0$-$\bar{K}^0$ 시스템에서 수행하여 무거운 힉스 상태의 질량을 제약 조건으로 설정하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 쿼크와 렙톤 질량 행렬의 텍스처-제로는 수동적으로 가정하는 대신, $S_3$ 풍미 대칭을 통해 사라지는 힉스 VEV를 통해 동역학적으로 기인할 수 있는가?
• RQ2 정교한 매개변수 관계 조정 없이도, $S_3$에 의해 전하를 띤 힉스 장이 질량 행렬의 0 원소를 어떻게 생성하는가?
• RQ3 $S_3$ 대칭은 상, 하 쿼크 질량 행렬이 서로 다른 형태를 가지도록 하여 비제로 혼합 각도를 가능하게 하는가?
• RQ4 어떤 $S_3$ 대칭 진공 구조에서 $U_{e3}$ 중성자 혼합 행렬 원소에 대한 하한을 도출할 수 있는가?
• RQ5 특히 $K^0$-$\bar{K}^0$ 혼합에 의해, 나무 수준의 FCNC 과정으로부터 중성미류 질량에 대한 제약 조건은 무엇인가?

주요 결과

• 중성자 혼합 행렬 원소에 대해 $U_{e3} \geq 0.04$의 하한이 유도되었으며, 이는 향후 실험(예: 더블 추즈)에서 검증 가능한 예측을 제공한다.
• 모형은 $S_3$에 의해 전하를 띤 힉스 두중의 사라지는 VEV를 통해 텍스처-제로 질량 행렬을 정교한 매개변수 조정 없이 동역학적으로 실현한다.
• $S_3$-소프트-breaking 항은 정확한 $S_3$ 모형의 선호되는 진공 구조나 현상학적 예측을 변화시키지 않는다.
• 가장 가벼운 힉스 보손은 약한 척도 질량인 $\mathcal{O}(v)$를 가지며, 주로 $h^0_{uA}, h^0_{dA}, h^0_{u2}, h^0_{d1}$로 구성되어 있어 MSSM 유사 스펙트럼과 일치함을 보장한다.
• $K^0$-$\bar{K}^0$ 혼합 제약 조건으로부터, $\eta = 0.03$일 경우 중성미류 질량의 평균값은 $M_H \geq 1.4$ TeV이며, $\eta = 0$일 경우 $M_H \geq 3.8$ TeV로 하한이 제시된다. 이는 $v_{d1} = 100$ GeV를 가정할 때의 결과이다.
• 모형은 FCNC를 효과적으로 억제하며, 주요 실험 제약 조건은 $K^0$-$\bar{K}^0$ 혼합에서 비롯되며, 이로 인해 초대칭 붕괴 스케일에 대해 강력한 하한이 도출된다.