[論文レビュー] Radiative neutrino masses without seesaw mechanism in a nonuniversal anomaly-free $\mathrm{U(1)}_{X}$ model

Carlos E. Diaz, S. F. Mantilla+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2017

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ひとこと要約

この論文は、見かけのニュートリノ質量が、見かけのニュートリノ質量を完全に見かけのニュートリノ質量に生成する、標準模型の非ユニバーサルU(1)X拡張を提案している。右ネウトリノとメジャナノフェルミオンを導入することにより、自己エネルギー図を介して軽いニュートリノ質量が生成され、一方の右ネウトリノに対しても質量生成が起こる。これは、見かけのニュートリノ質量を完全に回避する代替機構であり、真空期待値とメジャナノ質量に基づく妥当な質量階層を提供する。

ABSTRACT

The seesaw mechanism is the preferred methodology to obtain light neutrino masses by the introduction of a Majorana mass matrix. Moreover, radiative corrections can be done in order to improve the predictions of the model. However, when such a Majorana mass has no inverse, radiative corrections turn out as the only mechanism to get massive neutrinos. In this letter, it is shown a nonuniversal abelian extension $\mathrm{U(1)}_{X}$ of the Standard Model in which neutrinos acquire masses completely by radiative corrections %without seesaw mechanism through one-loop self-energies involving heavier right-handed neutrinos. Moreover, one right-handed neutrino also gets mass through radiative corrections involving Majorana fermions. Finally, some limit cases are drafted depending on the hierarchy among vacuum expectation values and Majorana masses.

研究の動機と目的

• 拡張されたゲージ模型における軽いニュートリノ質量を、見かけのニュートリノ質量に依存せずに生成する見かけのニュートリノ質量のないメカニズムを検討すること。
• 逆が存在しないメジャナノ質量項が欠落する状況において、質量を持つニュートリノを獲得する理論的課題を解決すること。
• 見かけのニュートリノ質量を完全に回避する非ユニバーサルで異常自由なU(1)X拡張の標準模型を構築し、見かけのニュートリノ質量が唯一の放射修正によって生成されることを示すこと。
• 真空期待値とメジャナノ質量が、モデルの極限状態における質量階層と挙動をどのように決定するかを検討すること。

提案手法

• 非ユニバーサルなU(1)Xゲージ対称性を標準模型に拡張し、異常自由であることを保証すること。
• 右ネウトリノと追加のメジャナノフェルミオンを、モデル内の新しい場として仮定すること。
• これらの重い右ネウトリノを含む1ループ自己エネルギー図を構築し、ニュートリノ質量を放射修正によって生成すること。
• ラグランジアンの構造を用いて、見かけのニュートリノ質量項を一切含まずに、ニュートリノ質量行列を放射修正から導出すること。
• 真空期待値とメジャナノ質量の階層の異なる場合を分析し、極限状態を特定すること。
• 適切な量子数と場の割り当てを通じて、ゲージ不変性と異常キャンセリングが保たれるようにモデルを保証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 軽いニュートリノ質量は、見かけのニュートリノ質量に依存せず、完全に放射修正によって生成可能か？
• RQ2 右ネウトリノとメジャナノフェルミオンの質量が、得られるニュートリノ質量スペクトルにどのように影響するか？
• RQ3 真空期待値とメジャナノ質量の相対的な大きさに応じて、モデル内で妥当な質量階層はどのようなものか？
• RQ4 非ユニバーサルなU(1)Xゲージ構造が、放射質量生成メカニズムにどのように影響を与えるか？
• RQ5 真空期待値が非常に大きいまたは非常に小さい極限状態において、モデルの物性的意味は何か？

主な発見

• ニュートリノ質量は、見かけのニュートリノ質量を完全に回避し、重い右ネウトリノを含む1ループ放射修正によって完全に生成される。
• 自己エネルギー図を介したモデルは、見かけのニュートリノ質量に基づくモデルの代替として、軽いニュートリノ質量を効果的に生成する。
• 1つの右ネウトリノも、メジャナノフェルミオンを介した放射修正によって質量を獲得し、標準的な見かけのニュートリノ質量を越える質量生成を示している。
• 得られるニュートリノ質量スペクトルは、真空期待値とメジャナノ質量の階層に強く依存し、明確な極限状態が現れる。
• モデルは異常自由で非ユニバーサルであり、ゲージ不変性を保ちつつ、放射修正による質量生成を可能としている。