[논문 리뷰] Radiative neutrino masses without seesaw mechanism in a nonuniversal anomaly-free $\mathrm{U(1)}_{X}$ model

Carlos E. Diaz, S. F. Mantilla외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 12. 14.

Neutrino Physics Research인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 표준모형의 비보편적인 U(1)X 확장으로, 중성미온 질량이 완전히 1차 교정을 통해 유도되며, 세이프 메커니즘을 완전히 회피하는 모델을 제안한다. 오른쪽 수동 중성미온과 마요라나 페르미온을 도입함으로써, 모델은 자기에너지 다이어그램을 통해 가벼운 중성미온 질량을 생성하며, 한 개의 오른쪽 수동 중성미온에 대해서도 질량 생성이 일어나, 세이프 기반 모델의 대안이 되는 볼 수 있는 질량 계층을 제공한다. 이는 진공 기대값과 마요라나 질량에 기반한다.

ABSTRACT

The seesaw mechanism is the preferred methodology to obtain light neutrino masses by the introduction of a Majorana mass matrix. Moreover, radiative corrections can be done in order to improve the predictions of the model. However, when such a Majorana mass has no inverse, radiative corrections turn out as the only mechanism to get massive neutrinos. In this letter, it is shown a nonuniversal abelian extension $\mathrm{U(1)}_{X}$ of the Standard Model in which neutrinos acquire masses completely by radiative corrections %without seesaw mechanism through one-loop self-energies involving heavier right-handed neutrinos. Moreover, one right-handed neutrino also gets mass through radiative corrections involving Majorana fermions. Finally, some limit cases are drafted depending on the hierarchy among vacuum expectation values and Majorana masses.

연구 동기 및 목표

• 확장된 게이지 모형에서 가벼운 중성미온 질량을 생성하는 세이프 기반 메커니즘 없이 생성하는 방법을 탐색한다.
• 역행이 없는 마요라나 질량 항이 없는 이론적 과제를 해결한다.
• 비보편적이고 애너미가 없는 U(1)X 확장된 표준모형을 구축하여, 단지 1차 교정만으로 중성미온 질량을 생성한다.
• 진공 기대값과 마요라나 질량이 질량 계층과 모형의 극한 경우 행동을 결정하는 데 미치는 영향을 검토한다.

제안 방법

• 비보편적인 U(1)X 게이지 대칭을 도입하여 표준모형을 확장하고, 애너미 자유를 확보한다.
• 모델에 새로운 장으로서 오른쪽 수동 중성미온과 추가적인 마요라나 페르미온의 존재를 가정한다.
• 이러한 무거운 오른쪽 수동 중성미온을 포함한 1차 자기에너지 다이어그램을 구성하여, 중성미온 질량을 방사적으로 생성한다.
• 라그랑지안의 구조를 이용해 세이프 유형의 질량 항 없이도 방사 교정에서 유도된 중성미온 질량 행렬을 유도한다.
• 진공 기대값과 마요라나 질량의 계층에 따라 다른 경우를 분석하여 극한 경우를 규명한다.
• 적절한 양자수와 장 할당을 통해 모형이 게이지 불변성과 애너미 상쇄를 유지하도록 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 가벼운 중성미온 질량은 세이프 메커니즘에 의존하지 않고 순수하게 방사 교정을 통해 생성될 수 있는가?
• RQ2 오른쪽 수동 중성미온과 마요라나 페르미온의 질량이 도출된 중성미온 질량 스펙트럼에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ3 진공 기대값과 마요라나 질량의 상대 크기에 따라 모형에서 타당한 질량 계층은 무엇인가?
• RQ4 비보편적인 U(1)X 게이지 구조는 방사 질량 생성 메커니즘에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 큰 또는 작은 진공 기대값의 극한 경우에서 모형의 현상학적 함의는 무엇인가?

주요 결과

• 중성미온 질량은 세이프 메커니즘 없이 오직 1차 방사 교정을 통해 더 무거운 오른쪽 수동 중성미온을 포함하여 생성된다.
• 모형은 자기에너지 다이어그램을 통해 가벼운 중성미온 질량을 성공적으로 생성하며, 세이프 기반 모델의 타당한 대안을 제공한다.
• 한 개의 오른쪽 수동 중성미온도 마요라나 페르미온을 포함한 방사 교정을 통해 질량을 획득하며, 표준 세이프 기반 이외의 질량 생성 메커니즘을 보여준다.
• 결과로 도출된 중성미온 질량 스펙트럼은 진공 기대값과 마요라나 질량 간의 계층에 따라 결정되며, 명백한 극한 경우가 나타난다.
• 모형은 애너미 자유이자 비보편적이며, 게이지 불변성을 유지하면서도 방사 질량 생성을 가능하게 한다.