[论文解读] A Supersymmetric Resolution of Solar and Atmospheric Neutrino Puzzles

M. Drees, S. Pakvasa+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 1997

Neutrino Physics Research被引用 6

一句话总结

该论文提出了一种具有R-奇偶性破坏的超对称模型，通过可重整化的轻子数破坏相互作用生成马约拉纳中微子质量。该模型构建了一个可行的中微子质量矩阵，能够通过νμ–ντ混合解释大气中微子振荡现象，并通过大或小混合角MSW效应解释太阳中微子数据，且与中微子振荡实验的实验约束一致。

ABSTRACT

Renormalizable lepton number violating interactions that break R-parity can induce a Majorana mass for neutrinos. Based on this, we show that it is possible to obtain a phenomenologically viable neutrino mass matrix that can accommodate atmospheric neutrino data via $ν_μ$--$ν_τ$ mixing and the solar neutrino data via either the large or small angle MSW effect. We argue that such a mass matrix could result from an approximate discrete symmetry of the superpotential that forbids renormalizable baryon number violating couplings.

研究动机与目标

• 通过具有R-奇偶性破坏的超对称框架解决太阳与大气中微子疑难。
• 构建一个能够解释大气与太阳中微子数据的、现象学上可行的中微子质量矩阵。
• 通过在超势能中引入近似离散对称性，避免危险的核子数破坏相互作用。
• 证明该模型能够在可重整化相互作用的约束下容纳中微子振荡数据，包括MSW效应。

提出的方法

• 利用超势能中的R-奇偶性破坏相互作用，通过可重整化的轻子数破坏项生成中微子的马约拉纳质量。
• 在超势能中引入近似离散对称性，以禁止可重整化的核子数破坏耦合，同时允许轻子数破坏。
• 基于跷跷板机制构建中微子质量矩阵，引入R-奇偶性破坏项，从而产生有效马约拉纳质量。
• 分析所得中微子质量矩阵，判断其与大气与太阳中微子振荡数据的兼容性。
• 在框架内同时考虑太阳中微子疑难的大混合角与小混合角MSW解。
• 根据大气与太阳中微子实验的实验约束验证该模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 在超对称模型中，R-奇偶性破坏相互作用是否能生成一个可行的马约拉纳中微子质量矩阵？
• RQ2 该模型是否能通过νμ–ντ混合解释大气中微子振荡现象？
• RQ3 该模型是否能通过大或小混合角MSW效应解释太阳中微子缺失问题？
• RQ4 是否可能在保留轻子数破坏以生成中微子质量的同时，抑制危险的核子数破坏过程？
• RQ5 该模型是否与当前中微子振荡实验数据保持一致？

主要发现

• 该模型成功通过超对称框架中R-奇偶性破坏相互作用生成了马约拉纳中微子质量矩阵。
• 通过νμ–ντ混合，该模型成功解释了大气中微子异常，其质量劈裂与实验数据一致。
• 太阳中微子疑难可通过大混合角或小混合角MSW效应在该模型中得到解决，两种解均在模型中可行。
• 由于超势能中存在近似离散对称性，该模型避免了危险的核子数破坏过程。
• 所得中微子质量矩阵在现象学上可行，且与中微子振荡实验的约束相容。
• 该模型与观测到的中微子质量劈裂和混合角一致，经与太阳与大气中微子实验数据对比得到验证。