[논문 리뷰] The Seesaw mechanism in the $\mu u$SSM

Daniel E. López-Fogliani|arXiv (Cornell University)|2010. 04. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 10인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 우도상 수반 초대칭 모형($\mu\nu$SSM)에서 오른쪽 수반 중성자 초다중체를 통해 중성자 질량과 $\mu$-항을 동시에 생성하는 들뢰미 메커니즘을 제안한다. 명시적 R-대칭 위반으로 인해 MSSM의 중성자입자와 왼쪽·오른쪽 중성자가 혼합됨에 따라, 모형은 단지 대각형 중성자 요카다 매트릭스와 전기약력 스케일의 들뢰미 메커니즘만을 사용하여 관측된 중성자 질량과 혼합 각도—특히 삼중-최대-이분할 혼합—을 재현한다.

ABSTRACT

The $\\mu \ u$SSM proposes to use right-handed neutrino supermultiplets in order to generate the $\\mu$ term and neutrino masses simultaneously. We discuss neutrino physics and the associated electroweak seesaw mechanism in this model. We show how to obtain, from the neutralino-neutrino mass matrix of the $\\mu \ u$SSM, the effective neutrino mass matrix. In particular we discuss certain limits of this matrix that clarify the neutrino-sector behavior of the model. We also show that current data on neutrino masses and mixing angles can easily be reproduced. These constraints can be fulfilled even with a diagonal neutrino Yukawa matrix, since this seesaw does not involve only the right-handed neutrinos but also the MSSM neutralinos. To obtain the correct neutrino angles turns out to be easy due to the following characteristics of this seesaw: R-parity is broken and the relevant scale is the electroweak one.

연구 동기 및 목표

• 정밀 조정이 필요 없이 초대칭 프레임워크 내에서 $\mu$-항과 중성자 질량의 기원을 설명하기 위해.
• 오른쪽 수반 중성자 기대값을 통한 $\mu$-항의 역동적 생성을 통해 MSSM의 $\mu$-문제를 해결하기 위해.
• 표준 모형의 최소 초대칭 확장 내에서 현재의 중성자 진동 데이터—특히 큰 혼합 각도를 포함—을 재현하기 위해.
• 중성자입자들이 들뢰미 메커니즘에 포함될 경우 대각형 요카다 매트릭스로부터 큰 중성자 혼합 각도가 어떻게 유도될 수 있는지 보여주기 위해.

제안 방법

• R-대칭 위반 항의 기여를 포함한 $\mu\nu$SSM의 중성자입자-중성자 질량 매트릭스를 구성하기.
• 전체 중성자입자-중성자 혼합 매트릭스에서 들뢰미 메커니즘을 사용해 효과적 중성자 질량 매트릭스를 유도하기.
• 한정된 경우(예: $\mu$-$\tau$ 요카다가 동일한 경우)를 분석하여 중성자 섹터의 거동을 명확히 하기.
• 효과적 질량 매트릭스의 고유값과 고유벡터에 대한 해석적 표현을 사용해 관측된 혼합 패턴과 매핑하기.
• 실험적 중성자 질량 분리와 혼합 각도를 만족시키기 위해 요카다 상수, 소프트-브레이킹 질량, 스누에이터 기대값 등의 매개변수를 조정하기.
• 특정 매개변수 조합에서 $c = A + B - d$가 되도록 설정함으로써 삼중-최대-이분할 혼합($\sin^2\theta_{13}=0$, $\sin^2\theta_{23}=1/2$, $\sin^2\theta_{12}=1/3$)이 달성될 수 있음을 보여주기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 모형이 단지 대각형 중성자 요카다 매트릭스만을 사용하여 관측된 중성자 질량 분리와 혼합 각도를 재현할 수 있는가?
• RQ2 MSSM 중성자입자가 들뢰미 메커니즘에 포함될 경우 중성자 질량 매트릭스와 혼합 패턴에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 이 모형에서 전기약력 스케일에서의 R-대칭 위반은 중성자 질량 생성에 어떤 함의를 지닌다?
• RQ4 비대칭 요카다 상수를 도입하지 않고도 삼중-최대-이분할 혼합을 달성할 수 있는가?
• RQ5 현재의 중성자 데이터는 특히 들뢰미 스케일과 기대값에 관해 $\mu\nu$SSM의 매개변수 공간에 어떤 제약을 가하는가?

주요 결과

• $\mu\nu$SSM는 오른쪽 수반 중성자 기대값을 통한 $\mu$-항과 중성자 질량의 동시 생성을 실현하는 전기약력 스케일의 들뢰미 메커니즘을 실현한다.
• 비대칭 요카다 상수를 요구하지 않음에도 불구하고 현재의 중성자 진동 데이터—특히 태양과 대기 질량 분리 및 큰 혼합 각도를 포함—을 재현할 수 있다.
• 특정 매개변수 조정을 통해 $c = A + B - d$가 되도록 설정하면 삼중-최대-이분할 혼합이 달성되며, 이 경우 $\sin^2\theta_{13} = 0$, $\sin^2\theta_{23} = 1/2$, $\sin^2\theta_{12} = 1/3$이 된다.
• 들뢰미 메커니즘은 R-대칭 위반에 의해 구동되며, 중성자입자와 중성자가 혼합되어 대각형 요카다 매트릭스에서도 큰 혼합 각도를 가능하게 한다.
• 모형은 정상적 및 역전된 중성자 질량 계단 모두를 허용하며, $|A - B| < |2(A + B) - d|$와 같은 매개변수 제약 조건에 의해 정확한 계단이 선택된다.
• 중성자 요카다 상수는 자연스럽게 작다($\sim 10^{-6}$), 전기약력 스케일의 들뢰미와 일치하며, 고에너지 스케일의 들뢰미가 필요 없도록 한다.