[論文レビュー] Classically Conformal Radiative Neutrino Model with Gauged B-L Symmetry

Hiroshi Okada, Yuta Orikasa|arXiv (Cornell University)|Dec 11, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 15

ひとこと要約

本稿では、ゲージ化された B-L 対称性を有する古典的に共形な放射的 seesaw モデルを提案する。電弱対称性の spontaneously な破れとメジャノウネリオ質量の生成は、Coleman-Weinberg メカニズムによって動的に引き起こされる。このモデルは、微小なニュートリノ質量、暗黒物質（中性の $N_R$ によるもの）、および明示的な質量項なしの電弱対称性の破れを同時に説明し、ベンチマーク点において $μ\to e\gamma$、$Z'$、ニュートリノ振動の制約と整合している。

ABSTRACT

We discuss a classically conformal radiative neutrino model with gauged B$-$L symmetry, in which the B$-$L symmetry breaking can occur through the Coleman-Weinberg mechanism. As a result, Majorana mass term is generated and EW symmetry breaking also occurs. We show some allowed parameters to satisfy several theoretical and experimental constraints. Theoretical constraints are inert conditions and Coleman-Weinberg condition. Experimental bounds are lepton flavor violation(especially μ-> e γ), the current bound on the $Z'$ mass at LHC, in additions to the neutrino oscillations.

研究の動機と目的

• 明示的な質量項なしで微小なニュートリノ質量を説明できる、最小限の古典的に共形な放射的 seesaw モデルを構築すること。
• 共形対称性によって、TeV スケールとプランクスケールの間の中間スケールを回避することで、階層問題を解決すること。
• B-L 対称性の破れによって、Coleman-Weinberg メカニズムを介して電弱対称性の破れとメジャノウニュートリノ質量の両方を同時に生成すること。
• 理論的制約（不活性条件、Coleman-Weinberg 条件）および実験的制約（レプトンフラバー違反、$Z'$、ニュートリノ振動）を満たすこと。
• すべての制約、特に $N_R$ フィールドに由来する暗黒物質候補を含めて、整合性のあるベンチマーク点を同定すること。

提案手法

• 最小限の放射的 seesaw モデルに $U(1)_{B-L}$ 対称性を導入し、$B-L$-荷電の右巻きニュートリノ $N_R$ とスケラール・シングレット $\varphi$ を導入する。
• 暗黒物質候補を保護し、最も軽い $N_R$ の安定性を保証するための $Z_2$ 対称性を導入する。
• Coleman-Weinberg メカニズムを用いて、$B-L$ ゲージボソンの質量と $B-L$ ヒッグスの真空期待値を動的に生成し、電弱対称性の破れを引き起こす。
• 1 ループの放射的 seesaw を介して $\Phi$、$\eta$、$\varphi$ フィールドを用いてニュートリノ質量行列を構築し、$B-L$ 対称性の破れによってメジャノウ質量を生成する。
• スカラー、ヤコビ、ゲージカップリングの 1 ループ RGE 方程式を用いてカップリングのランゲージ群の進化を計算する。
• 理論的および実験的制約を適用し、$\mu\to e\gamma$、$Z'$、ニュートリノ振動データを含むすべての制約を満たすベンチマーク点を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的に共形な放射的 seesaw モデルは、明示的な質量項なしに、電弱対称性の破れとメジャノウニュートリノ質量の両方を生成できるか？
• RQ2 ゲージ化された $B-L$ 対称性は、どのように Coleman-Weinberg メカニズムを介して $B-L$ 対称性の破れと電弱対称性の破れを同時に引き起こすか？
• RQ3 $B-L$-荷電スケラール $\varphi$ は、ニュートリノ質量の生成と暗黒物質候補の安定化において果たす役割は何か？
• RQ4 $\mu\to e\gamma$、$Z'$、ニュートリノ振動からの制約は、モデルの妥当なパラメータ空間にどのように影響を与えるか？
• RQ5 最小限の共形フレームワークにおいて、すべての理論的および実験的制約を満たすベンチマーク点を同定できるか？

主な発見

• モデルは、$B-L$ 対称性の破れによって駆動される Coleman-Weinberg メカニズムにより、非ゼロのメジャノウニュートリノ質量と電弱対称性の破れを成功裏に生成した。
• 不活性条件およびスカラーポテンシャルの安定性のための Coleman-Weinberg 条件を満たすベンチマーク点が同定された。
• モデルは、$\mu\to e\gamma$ のようなレプトンフラバー違反過程を予測し、現在の実験的上限内に収まり、分支比が $4.2\times10^{-13}$ 未満である。
• $Z'$ ボソンの質量は 4.5 TeV 以上に予測され、LHC の制約 $M_{Z'} > 4.5$ TeV と整合している。
• ニュートリノ振動データは、正のニュートリノ質量順序と約 0.005 eV の最も軽いニュートリノ質量を用いて満たされている。
• 右巻きニュートリノ $N_R$ は、質量が約 1.2 TeV であり、観測された残渣密度と整合する安定な暗黒物質候補として機能する。