[论文解读] Nearly bimaximal neutrino mixing in an SU(3)(L) x U(1)(N) gauge model with radiative neutrino masses

Teruyuki Kitabayashi, Masaki Yasuè|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

该论文提出了一种具有 L_e - L_μ - L_τ 对称性的 SU(3)_L × U(1)_N 规范模型，通过一阶和二阶费曼图实现中微子质量的辐射生成，导致近乎双最大化的中微子混合。该模型包含三个轻子三重态，其中包括重的中性轻子，并利用希格斯三重态和一个带电单重态来介导质量生成，成功地以微小修正再现了观测到的混合模式。

ABSTRACT

By using the L_e-L_\\mu-L_\ au symmetry, we construct an SU(3)_LxU(1)_N gauge model that provides radiatively generated neutrino masses, which turn out to give nearly bimaximal neutrino mixing. Our discussions are based on the recent suggestion that interactions described by one-loop diagrams induce mixing masses of \ u_e-\ u_\\mu and \ u_e-\ u_\ au while those described by two-loop diagrams induce other tiny mixing masses, thus based on the L_e-L_\\mu-L_\ au breaking. Lepton triplets consist of three families of (\ u^i_L, \\ell^i_L, \\omega^{0i}_L) (i = 1,2,3), where \\omega^{0i} denote heavy neutral leptons. Higgs scalars required for the one-loop radiative mechanism involve three triplets that give quark-lepton masses. The two-loop radiative mechanism is made possible by introducing a charged singlet, which couples to \\ell^i_R\\omega^{0j}_R (i,j = 2,3).

研究动机与目标

• 构建一个可重整化的规范模型，在轻子数对称性框架下通过辐射机制解释小中微子质量。
• 通过一阶和二阶贡献的层级结构，实现与实验数据一致的近乎双最大化的中微子混合。
• 将重的中性轻子作为轻子三重态结构的一部分，以实现二阶中微子质量生成机制。
• 确定实现夸克-轻子质量生成和辐射中微子质量生成所需的最小希格斯规范结构。
• 确保与允许观测到的混合结构的 L_e - L_μ - L_τ 对称性破缺模式一致。

提出的方法

• 在 SU(3)_L × U(1)_N 规范模型中实现 L_e - L_μ - L_τ 对称性，以约束轻子数破坏和中微子质量生成。
• 引入三个希格斯三重态，以介导 ν_e - ν_μ 和 ν_e - ν_τ 混合的辐射一阶中微子质量。
• 引入一个带电单重态标量，其与右手中微子和右手中性轻子态（ℓ^i_R ω^{0j}_R）耦合，以实现二阶中微子质量生成。
• 将轻子三重态（ν^i_L, ℓ^i_L, ω^{0i}_L）赋予 i = 1,2,3，其中 ω^{0i}_L 为重的中性轻子。
• 利用一阶费曼图生成 ν_e 与 ν_μ、ν_e 与 ν_τ 之间的主导混合质量，而二阶费曼图生成次主导的修正。
• 通过仔细分配所有场的量子数，确保规范不变性和异常消除。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有 L_e - L_μ - L_τ 对称性的 SU(3)_L × U(1)_N 模型中，是否可以通过辐射中微子质量机制再现近乎双最大化的中微子混合？
• RQ2 一阶和二阶费曼图在生成观测到的中微子质量层级和混合模式中起什么作用？
• RQ3 重的中性轻子和特定希格斯多重态的引入如何促进辐射质量生成过程？
• RQ4 实现夸克-轻子质量生成和辐射中微子质量生成所需的最小希格斯规范结构是什么？
• RQ5 L_e - L_μ - L_τ 对称性的破缺如何影响最终的中微子混合角？

主要发现

• 该模型通过涉及希格斯三重态的一阶费曼图生成辐射中微子质量，主导生成 ν_e 与 ν_μ、ν_e 与 ν_τ 之间的混合。
• 由带电单重态与右手中微子和中性轻子态耦合所介导的二阶贡献，生成对混合质量的次主导修正。
• 由此产生的中微子混合模式近乎双最大化，与当前大气和太阳中微子振荡的实验数据一致。
• 重的中性轻子（ω^{0i}_L）是该模型的关键组成部分，出现在二阶质量生成机制中。
• 希格斯规范结构包含三个三重态用于一阶质量生成，以及一个带电单重态用于二阶贡献，确保规范不变性和异常消除。
• 该模型通过图的抑制效应实现了中微子质量的自然层级，其中一阶贡献显著大于二阶贡献。