[论文解读] S4 and CP in a SUSY Model

Ferruccio Feruglio, Claudia Hagedorn+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 28, 2013

Neutrino Physics Research被引用 2

一句话总结

该论文提出了一种具有 CP 对称性的超对称 S4 × Z3 额外规范对称性模型，该模型在带电轻子 sector 中自发破缺为 Z3，在中微子 sector 中破缺为 Z2 × CP × Z3，成功地仅通过一个与 θ₁₃ 相关的自由参数预测了轻子混合角和相位。该模型预测了最大大气混合角，sin²θ₁₂ > 1/3，最大狄拉克相位，平凡马约拉纳相位，正常中微子质量顺序，以及固定的绝对质量标度和质量之和。

ABSTRACT

We present a supersymmetric model with the flavour symmetry S4 x Z3 and a CP symmetry which are broken to a Z3 subgroup of the flavour symmetry in the charged lepton sector and to Z2 x CP (x Z3) in the neutrino one at leading order. This model implements an approach, capable of predicting lepton mixing angles and Dirac as well as Majorana phases in terms of one free parameter. This parameter, directly related to the size of the reactor mixing angle theta_{13}, can be naturally of the correct order in our model. Atmospheric mixing is maximal, while sin^2 theta_{12} is larger than 1/3. All three phases are predicted: the Dirac phase is maximal, whereas the two Majorana phases are trivial. The neutrino mass matrix contains only three real parameters at leading order and neutrino masses effectively only depend on two of them. As a consequence, they have to be normally ordered and the absolute neutrino mass scale and the sum of the neutrino masses are predicted. The vacuum of the flavons can be correctly aligned. We study subleading corrections to the leading order results and show that they are small.

研究动机与目标

• 构建一个具有 S4 × Z3 和 CP 对称性的超对称 flavor 模型，以解释轻子混合模式。
• 在带电轻子和中微子 sector 中，实现 flavor 对称性和 CP 对称性的自发破缺，破缺至剩余子群。
• 仅使用一个自由参数，预测所有轻子混合角和相位（狄拉克相位与马约拉纳相位）。
• 推导出中微子质量顺序、绝对质量标度和质量之和的具体预测。
• 验证标量场的真空取向是否一致，且次级修正项是否较小。

提出的方法

• 实现一个具有 S4 × Z3 flavor 对称性和离散 CP 对称性的超对称模型。
• 在带电轻子 sector 中，将 flavor 对称性在主导阶破缺为 Z3；在中微子 sector 中，破缺为 Z2 × CP × Z3。
• 使用标量场（flavons）实现对称性的破缺，并确保真空取向的一致性。
• 仅用三个实参数在主导阶构造中微子质量矩阵，由于约束条件，实际有效依赖于两个参数。
• 将混合角和相位表示为与 θ₁₃ 相关的单一自由参数的函数。
• 分析对主导阶结果的次级修正，并确认其数值较小。

实验结果

研究问题

• RQ1 一个具有 S4 × Z3 和 CP 对称性的超对称模型，是否能仅用最少的自由参数预测出观测到的轻子混合角和相位？
• RQ2 该模型是否预测了正常中微子质量顺序和固定的绝对质量标度？
• RQ3 次级修正如何影响主导阶对混合角和相位的预测？
• RQ4 标量场的真空取向是否与所需的对称性破缺模式一致？
• RQ5 该模型是否能自然地实现正确数量级的反应堆角 θ₁₃？

主要发现

• 该模型预测了最大大气混合角（θ₂₃ = 45°），且 sin²θ₁₂ > 1/3，与当前实验数据一致。
• 狄拉克相位为最大值，而两个马约拉纳相位均为平凡值，这与剩余对称性结构的要求相符。
• 反应堆角 θ₁₃ 由单一自由参数预测，自然地得到正确的数量级。
• 中微子质量为正常顺序，且绝对质量标度和质量之和被唯一确定。
• 在主导阶，中微子质量矩阵仅包含三个实参数，有效依赖于两个，导致质量谱受到严格约束。
• 对主导阶结果的次级修正较小，证实了预测的鲁棒性。