[論文レビュー] Discrete Flavor Symmetries and Lepton Masses and Mixings

Garv Chauhan, P. S. Bhupal Dev+7 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2022

Neutrino Physics Research被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、離散的な flavour 対称性に基づくニュートリノ質量および混合模型について包括的なレビューを提供し、重力散乱、ダークマター、および加速器物理学への影響に焦点を当てている。$ Delta(6n^2)$、$A_4$、$S_4$ などの対称性群が、特定の混合パターンを予測し、重い右巻きニュートリノの信号やCP対称性の破れといった観測可能な現象と結びつく仕組みを示しており、標準模型を超えたフレーバー物理学を統合的に検証するフレームワークを提供している。

ABSTRACT

We discuss neutrino mass and mixing models based on discrete flavor symmetries. These models can include a variety of new interactions and non-standard particles such as sterile neutrinos, scalar Higgs singlets and multiplets. We point at connections of the models with leptogenesis and dark matter and the ways to detect the corresponding non-standard particles at intensity and energy frontier experiments.

研究の動機と目的

• 離散的フレーバー対称性が観測されたニュートリノ混合角およびCP対称性の破れ位相をどのように説明するかを体系的に分析すること。
• レプトゲネシスを通じて、宇宙におけるバリオン非対称性（BAU）とフレーバー対称性の関係を調査すること。
• フレーバー対称性に基づくモデルが予測する新しい物理学の兆候（例えば、不活性ニュートリノやスカラー単位体）を同定すること。
• DUNE、NOvA、および加速器を含む、将来の強度およびエネルギーのフロントライン実験におけるこれらのモデルの妥当性を評価すること。
• モジュラー対称性や逆固有値問題といった新興の枠組みを、フレーバー対称性モデル構築の文脈で調査すること。

提案手法

• 離散群 $A_4$、$S_4$、$T'$、$\Delta(6n^2)$ からの残留対称性を用いて、ニュートリノ質量および混合行列を構築する。
• 重い右巻きニュートリノ（RHN）を伴うシー・サウス・メカニズムを適用し、小さなメジャノラ質量を生成する。この際、Yukawa結合定数はフレーバー対称性によって制約される。
• 残留対称性から導かれる和則則を用いて、ニュートリノ振動パラメータを相関させ、モデルの予測をグローバルフィットと照合する。
• $\Delta(6n^2)$-ベースのモデルにおけるRHNの同じ符号の二重レプトン信号、崩壊長、および分岐比といった加速器シグネチャを分析する。
• 逆固有値問題を用いて、与えられたスペクトルから質量行列と混合行列を再構成する。これにより、行列構造と対称性の制約が結びつく。
• モジュラー対称性を、フレーバー対称性の現代的拡張として探求し、将来のニュートリノ実験でテスト可能な和則則を提示する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 離散的フレーバー対称性 $A_4$ や $S_4$ は、三重最大混合や二重最大混合といった特定のニュートリノ混合パターンをどのように導くのか？
• RQ2 フレーバー対称性が、特に重い右巻きニュートリノと非ゼロのCP位相を持つモデルにおいて、レプトゲネシスに与える影響は何か？
• RQ3 フレーバー対称性に基づくモデルは、RHNの崩壊から生じる同じ符号の二重レプトン事象といった加速器で観測可能な信号をどのように予測するのか？
• RQ4 モジュラー対称性や逆固有値法は、ニュートリノ質量行列の構造をどのように制約し、観測可能なパラメータと結びつけるのか？
• RQ5 フレーバー対称性は、多ヒッグスダブルレット模型におけるダークマター候補や非標準的ヒッグス多重項とどのように関連するのか？

主な発見

• 離散的フレーバー対称性 $\Delta(6n^2)$、$A_4$、$S_4$ は、T2KおよびNOvAのデータと整合する非ゼロの $\theta_{13}$ と非ゼロの $\delta_{\text{CP}}$ を成功裏に予測している。
• $\Delta(6n^2}$ ベースのモデルは、長大な崩壊長と特定の分岐比を持つRHNを予測し、加速器で観測可能な同じ符号の二重レプトン信号をもたらす。
• 逆固有値問題は、スペクトルから質量行列を再構成する手法を提供し、行列要素が主要化関係および対称性構造によって制約されることを明らかにしている。
• モジュラー対称性モデルにおける残留対称性から導かれる和則則は、将来のニュートリノ実験（例：DUNE）でテスト可能であり、こうしたモデルの反証または裏付けに役立つ。
• 不活性ニュートリノおよびスカラー単位体を含むフレーバー対称性モデルは、同時にレプトゲネシス、ダークマター、ニュートリノ質量生成を説明でき、統合的なフレームワークを提供する。
• T2KおよびNOvAのデータは、通常質量順序（89%の事後確率）と $\theta_{23}$ の第二オクタントを支持しており、これらは $A_4$ ベースのモデルの予測と整合している。