[論文レビュー] "Secret" neutrino interactions

M.S. Bilenky, Arcadi Santamaria|ArXiv.org|Aug 5, 1999

Neutrino Physics Research被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、仮説的な「シークレット」ゲージボソンによって媒介される非標準的四ニュートリノ相互作用を調査し、LEPデータおよびビッグバン核合成からの制約を検討する。左ラムダのみの相互作用、または左および右ラムダの両方を含む相互作用は、標準的弱相互作用よりも弱く抑えられることを示し、一方、純粋に右ラムダニュートリノの相互作用は妥当であり、強力である可能性がある。

ABSTRACT

We review the information about a potentially strong non-standard four-neutrino interaction that can be obtained from available experimental data. By using LEP results and nucleosynthesis data we find that a contact four-fermion neutrino interaction that involve only left-handed neutrinos or both left-handed and right-handed neutrinos cannot be stronger than the standard weak interactions. A much stronger interaction involving only right-handed neutrinos is still allowed.

研究の動機と目的

• 隠れたセクターのゲージボソンによって媒介される強い非標準的四ニュートリノ相互作用の妥当性を調査すること。
• LEPおよびビッグバン核合成からの実験的データを用いて、そのような相互作用の強さを制約すること。
• 純粋に右ラムダニュートリノの相互作用が、既存の観測と矛盾しないままに強いままであるかどうかを特定すること。
• 右ラムダニュートリノにのみ結合する「シークレット」相互作用の物性的意味を明確にすること。

提案手法

• 四ニュートリノ相互作用を媒介する仮説的なベクトルボソンの結合強度を制約するため、LEPの精密な電弱データの分析。
• 追加のニュートリノ状態の影響を制限するため、ビッグバン核合成（BBN）による軽いニュートリノ種の有効数の制約を統合。
• 左ラムダのみ、または左および右ラムダの両方を含むニュートリノのみを含む四フェルミオン相互作用ラグランジアンを用いた接触相互作用モデルの使用。
• 予測された見えないZ崩壊幅およびニュートリノの脱結合効果を実験的測定と比較し、結合強度の上界を設定。
• 右ラムダニュートリノが、弱相互作用の抑制により標準的制約を回避する可能性があることの役割の評価。
• ニュートリノヘリシティ内容および媒介ボソンの質量スケールに関する異なる仮定の下での結合強度の数値的評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 左ラムダニュートリノのみを含む強い四ニュートリノ接触相互作用は、現在の実験的データと整合する可能性があるか？
• RQ2 左ラムダニュートリノを含む四ニュートリノ相互作用は、LEPおよび核合成データによってどの程度制約を受けるか？
• RQ3 右ラムダニュートリノにのみ結合する非標準的ニュートリノ相互作用の最大許容強さは何か？
• RQ4 見えないZ崩壊および初期宇宙ヘリウム生成率の測定値は、追加の右ラムダニュートリノ状態の存在をどの程度制限するか？
• RQ5 「シークレット」ゲージボソンが強いニュートリノ相互作用を媒介するが、既存の電弱精密観測量を破らないパラメータ空間は存在するか？

主な発見

• 左ラムダニュートリノのみを含む相互作用は、標準的弱相互作用よりも弱く抑えられ、弱相互作用のスケール未満の結合強度に制限される。
• 左および右ラムダニュートリノの両方を含む相互作用も同様に制限され、標準模型の弱相互作用の強さを超えることはできない。
• 右ラムダニュートリノのみを含む四フェルミオン相互作用は、LEPまたは核合成データによって除外されず、弱相互作用よりも著しく強くあり得る。
• LEPで測定された見えないZ幅は、左ラムダニュートリノの結合に強い上界を課すが、純粋に右ラムダニュートリノの結合にはそうではない。
• ビッグバン核合成データは軽いニュートリノ種の数をさらに制限するが、媒介ボソンが重い場合、強い右ラムダニュートリノ相互作用は除外されない。
• 本論文は、右ラムダニュートリノのみに結合する「シークレット」相互作用が、非標準的相互作用として妥当であり、かつ強力である可能性があると結論づける。