[论文解读] A two loop induced neutrino mass model with modular $A_4$ symmetry

Takaaki Nomura, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 40

一句话总结

提出一个使用模 A4 对称性的两环中微子质量模型，限定 Yukawa 结构，并在 Zee-Babu 型框架中结合奇异轻子和暗物质候选者，对中微子质量、混合、LFV 以及 μon g-2 进行预测。

ABSTRACT

We propose a model with radiatively induced neutrino mass at two-loop level, applying modular $A_4$ symmetry. The neutrino mass matrix is formulated where the structure of associated couplings are restricted by the symmetry. Then we show several predictions in the lepton sector, satisfying lepton flavor violations as well as neutrino oscillation data. We also discuss muon anomalous magnetic moment and briefly comment on dark matter candidate.

研究动机与目标

• 在模A4对称性下，通过两环辐射生成来实现轻子中的风味结构动机，并解决中微子质量问题。
• 引入扩展的场内容，包括奇异带电轻子和惰性标量，以实现该两环机制。
• 在模对称性约束下给出中微子质量矩阵并导出对 LFV 和中微子振荡数据的预测。

提出的方法

• 在具有模 A4 对称性的 Zee-Babu 类模型中实现一个两环中微子质量生成机制。
• 为场分配模权重，使 Yukawa 结合项成为模形式且受限。
• 推导中微子质量矩阵为 (mν)ij ≈ sumab Fia Mab Fjb^T，其中循环积分和耦合在文中给出。
• 从环诱导耦合中计算 LFV 衰变率 BR(li→ljγ) 与 μ 的反常磁矩 Δaμ。
• 研究标量势及质量谱，包括惰性 η 与单态，确保稳定性与可行的暗物质候选。
• 扫描参数空间以拟合中微子振荡数据与 LFV 约束，并讨论对 Majorana 和 Dirac 相的含义。

实验结果

研究问题

• RQ1 带模 A4 对称性的两环机制是否能够再现观测到的中微子质量差异与混合？
• RQ2 在这个模 A4 两环框架中会产生哪些 LFV 过程以及 μon g-2 的预测？
• RQ3 模权重分配如何约束 Yukawa 结构及潜在的 DM 候选？
• RQ4 复模量 τ 的哪些区域能够给出与数据一致的正常层级 NH 或反常层级 IH 的可行解？

主要发现

• 中微子质量矩阵在两环水平生成，并能在合适的 μssk 和质量参数下拟合大气与太阳质量差。
• 在 NH 和 IH 情况下，混合角和质量观测量的预测区间仍符合当前的 3σ振荡约束。
• μ子的 g-2 贡献被发现很小（约 ∼10^-11 到 10^-15），低于当前实验偏好，同时 LFV 边界施加了强限制。
• τ 近似 i 和 τ 近似 i∞ 的区域可以容纳 NH，并对最轻中微子质量和无磁双重衰变有具体预测；τ 近似 ω 在其扫描中不产生可行解。
• 该模型在惰性 η 区域允许一个 DM 候选，在谱选择取决下，质量尺度可能在数百 GeV 左右。
• 表 2 提供示例参数点，说明 NH 和 IH 的可行性及相应的观测预测。