[논문 리뷰] Constraining Leptogenesis from Laboratory Experiments

Anjan S. Joshipura, E. A. Paschos|ArXiv.org|1999. 06. 25.

Neutrino Physics Research참고 문헌 2인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 레이저 실험에서 측정된 중성미온 혼합 각도와 성공적인 렙토제네시스를 위한 렙톤 비대칭 사이의 직접적 연관성을, 좌우 대칭 시즈모델을 사용하여 수립한다. 이는 태양 중성미온에 대한 작은 각도의 MSW 또는 진공 진동 해법이 최대 CP 위상에서 정확한 비대칭을 자연스럽게 산출하는 반면, 큰 각도의 MSW 해법은 관측된 기체 비대칭과 일치하기 위해 억제된 CP 위상이 필요하다는 것을 보여준다.

ABSTRACT

The presently available information on neutrino oscillations can be used to tightly constrain the light neutrino mass matrix $m_ $ under the assumption that the three known neutrinos provide explanation of the solar and atmospheric anomalies. We exploit left right symmetry and the seesaw model to establish direct correlation between this constrained $m_ $ and the mass matrix $M_R$ for the right handed (RH) neutrinos. Using this correlation, one could directly relate the lepton asymmetry $\e$ generated in the decay of the lightest RH neutrino to experimentally determined mixing angles of the light neutrinos. It is found that the parameters required to understand neutrino anomalies also give rise to the $\e$ in the range required to reproduce the correct baryon asymmetry in the leptogenesis scenario. Specifically, the small angle MSW or the the vacuum oscillation explanation of the solar anomaly can lead to correct $\e$ for maximal value of the CP violating phases. In contrast, the large angle MSW solution needs some suppression in CP violating phases in order to generate the right $\e$.

연구 동기 및 목표

• 실험적으로 측정된 중성미온 혼합 각도를 렙토제네시스에서의 렙톤 비대칭과 연결하기.
• 좌우 대칭성과 시즈모델을 사용하여 오른쪽으로 향한 중성미온 질량 행렬을 제약 조건으로 설정하기.
• 현재 중성미온 진동 데이터가 기체 생성을 위한 필요한 렙톤 비대칭을 자연스럽게 생성할 수 있는지 평가하기.
• 다양한 태양 중성미온 해법( MSW 대 비대칭)이 정확한 비대칭을 생성하는 데 있어 타당성 평가하기.

제안 방법

• 태양 및 대기 중성미온 이상 현상을 설명하기 위해 세 개의 가벼운 중성미온을 가정한다.
• 좌우 대칭 성분군과 시즈모델을 사용하여 가벼운 중성미온 질량 행렬 $ m_\nu $ 와 오른쪽으로 향한 중성미온 질량 행렬 $ M_R $ 를 연결한다.
• 시즈모델 공식 $ m_\nu \approx -m_D M_R^{-1} m_D^T $ 를 적용하여 $ m_\nu $ 에서 $ M_R $ 을 유도한다.
• 최소한의 오른쪽으로 향한 중성미온의 붕괴에서 CP 위반 위상을 사용하여 렙톤 비대칭 $ \varepsilon $ 를 계산한다.
• 혼합 각도와 CP 위상은 중성미온 진동 실험에서의 입력값으로 간주한다.
• 예측된 $ \varepsilon $ 와 관측된 기체 비대칭을 비교하여 일관성 여부를 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실험실에서 측정된 관측된 중성미온 혼합 매개변수들이 렙토제네시스에서의 렙톤 비대칭을 제약 조건으로 설정할 수 있는가?
• RQ2 다양한 태양 중성미온 해법에 따라 기체 비대칭을 생성하기 위해 필요한 CP 위반 위상의 값은 무엇인가?
• RQ3 좌우 대칭 모델에서의 시즈모델 메커니즘이 측정된 중성미온 매개변수와 렙톤 비대칭 사이의 직접적 연관성을 허용하는가?
• RQ4 태양 중성미온에 대한 작은 각도의 MSW 또는 진공 진동 해법이 성공적인 렙토제네시스와 더 일치하는가?
• RQ5 큰 각도의 MSW 해법은 관측된 기체 비대칭과 일치하기 위해 CP 위상의 억제가 필요한가?

주요 결과

• 태양 중성미온에 대한 작은 각도의 MSW 또는 진공 진동 해법은 최대 CP 위상일 때 정확한 렙톤 비대칭 $ \varepsilon $ 를 산출한다.
• 큰 각도의 MSW 해법은 관측된 기체 비대칭을 생성하기 위해 CP 위반 위상의 억제가 필요하다.
• 좌우 대칭 모델에서의 시즈모델 메커니즘은 가벼운 중성미온 질량 행렬 $ m_\nu $ 와 오른쪽으로 향한 중성미온 질량 행렬 $ M_R $ 간의 직접적 상관관계를 수립한다.
• 제약 조건이 적용된 $ M_R $ 에서 예측된 렙톤 비대칭 $ \varepsilon $ 는 관측된 기체 비대칭을 생성하기 위해 필요한 값과 일치한다.
• 실험실에서 측정된 중성미온 혼합 각도만으로도 추가 가정 없이 렙토제네시스의 매개변수를 제약 조건으로 설정할 수 있다.
• 결과는 시즈모델 프레임워크 내에서 렙토제네시스가 타당하며 현재 중성미온 진동 데이터에 의해 제약 조건이 설정된다는 것을 입증한다.