[论文解读] Bimaximal neutrino mixing from a local SU(2) horizontal symmetry

Ravi Kuchimanchi, Rabindra N. Mohapatra|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2002

Neutrino Physics Research被引用 1

一句话总结

本文提出一种局部 SU(2)H 水平对称性，通过双右手中微子 seesaw 机制解释近似双最大中微子混合。该对称性保护两个轻中微子，同时迫使第三个右手中微子变为超重，自然导致倒置质量序并预测太阳混合角与 Ue3 之间可检验的相关性。

ABSTRACT

Freedom from global anomalies in the presence of a local ${\mathrm{SU}(2)}_{H}$ horizontal symmetry under which right-handed charged leptons transform nontrivially requires that there be at least two right-handed neutrinos with masses of order of the horizontal symmetry breaking scale. If a third right-handed neutrino is introduced to satisfy quark lepton symmetry, it is unprotected by the horizontal symmetry, becomes superheavy with a Planck scale mass, and decouples from lower-energy physics. The resulting seesaw mechanism with two right-handed neutrinos in combination with the horizontal symmetry leads naturally to a near bimaximal pattern for the neutrino mixing with an inverted mass hierarchy and is compatible with all data. It predicts a correlation between the solar mixing angle and ${U}_{e3}$ that is testable in the proposed long baseline experiments.

研究动机与目标

• 以理论上一致的方式解释观测到的近似双最大中微子混合模式。
• 通过将全局对称性提升为局部 SU(2)H 规范对称性，解决全局对称性中的异常问题。
• 推导出一种自然机制，实现两个轻中微子与一个超重右手中微子的倒置中微子质量序。
• 预测太阳混合角与反应堆混合角 Ue3 之间存在可检验的相关性，该相关性可在长基线实验中探测。

提出的方法

• 引入一个局部 SU(2)H 水平规范对称性，其中右手中性轻子非平凡地变换。
• 要求 SU(2)H 下的异常自由，从而约束右手中微子的数量与量子数。
• 要求至少存在两个右手中微子，其质量接近水平对称性自发破缺尺度。
• 引入第三个右手中微子以满足夸克-轻子对称性，该对称性未被 SU(2)H 破坏，因此获得普朗克尺度质量。
• 仅使用两个轻右手中微子实现 seesaw 机制，导致具有特定纹理的 seesaw 矩阵。
• 在 SU(2)H 对称性与异常消除的约束下，推导出相应的中微子混合矩阵与质量谱。

实验结果

研究问题

• RQ1 局部 SU(2)H 水平对称性如何自然地解释双最大中微子混合？
• RQ2 异常消除对右手中微子数量与质量有何影响？
• RQ3 为满足夸克-轻子对称性而引入的第三个右手中微子如何影响低能中微子谱？
• RQ4 该模型中太阳混合角与 Ue3 之间的预测相关性是什么？
• RQ5 所得中微子质量序是否与当前实验数据相容？

主要发现

• 局部 SU(2)H 对称性中的异常消除要求至少存在两个右手中微子，其质量接近水平对称性破缺尺度。
• 为满足夸克-轻子对称性而引入的第三个右手中微子未被水平对称性保护，因此获得普朗克尺度质量，从而在低能物理中解耦。
• 仅使用两个轻右手中微子的 seesaw 机制自然导致近似双最大混合模式。
• 该模型预测的倒置中微子质量序与所有当前中微子振荡实验数据相容。
• 在该模型中，太阳混合角与反应堆混合角 Ue3 之间出现可检验的相关性，可在即将开展的长基线实验中探测。
• 该框架为观测到的中微子混合结构提供了动力学且无异常的起源，无需精细调节。