[论文解读] Bridges of Low Energy observables with Leptogenesis in mu-tau Reflection Symmetry

Y. H. Ahn, Sin Kyu Kang+2 more|ArXiv.org|Nov 10, 2008

Fractal and DNA sequence analysis被引用 3

一句话总结

该论文提出，从GUT尺度到seesaw尺度的重整化群（RG）演化会打破μ-τ反射对称性，从而在大质量马约拉纳中微子中产生微小的质量劈裂和CP相位变化。这些RG诱导的效应使得电子型共振轻子生成成为可能，直接将低能CP破坏（可在中微子振荡中测量）与重子不对称之源联系起来，其预测可通过未来对tanβ的对撞机测量进行检验。该机制成功生成了观测到的重子不对称之量η_B，同时保持了对最大θ_{23}和δ_{CP} = π/2的小偏离。关键成果在于，建立了可观测的中微子振荡中CP破坏与物质-反物质不对称之源之间的直接联系。

ABSTRACT

We consider an exact mu-tau reflection symmetry in neutrino sectorrealized at the GUT scale in the context of the seesaw model with and without supersymmetry. Assuming the two lighter heavy Majorana neutrinos are degenerate at the GUT scale, it is shown that the renormalization group (RG) evolution from the GUT scale to the seesaw scale gives rise to breaking of the mu-tau symmetry and a tiny splitting between two degenerate heavy Majorana neutrino masses as well as small variations of the CP phases in Y_nu, which are essential to achieve a successful leptogenesis. Such small RG effects lead to tiny deviations of theta_{23} from the maximal value and the CP phase delta_{CP} from pi/2 imposed at the GUT scale due to mu-tau reflection symmetry. In our scenario, the required amount of the baryon asymmetry eta_B can be generated via so-called resonant e-leptogenesis, in which the wash-out factor concerned with electron flavor plays a crucial role in reproducing a successful leptogenesis. We show that CP violation responsible for the generation of baryon asymmetry of our universe can be directly linked with CP violation measurable through neutrino oscillation as well as neutrino mixing angles theta_{12} and theta_{13}. We expect that, in addition to the reactor and long baseline neutrino experiments, the measurements for the supersymmetric parameter tan{beta} at future collider experiments would serve as an indirect test of our scenario of baryogenesis based on the mu-tau reflection symmetry.

研究动机与目标

• 探讨在GUT尺度下μ-τ反射对称性是否可通过RG诱导的对称性破缺实现成功的轻子生成。
• 研究大质量马约拉纳中微子质量与CP相位的微小RG修正如何产生足够的CP破坏以实现重子生成。
• 建立低能中微子振荡中CP破坏（可通过θ_{13}和J_{CP}测量）与宇宙重子不对称之源之间的直接联系。
• 研究在μ-τ对称seesaw模型中，电子味洗刷过程在共振轻子生成中的作用。
• 提出未来对撞机对tanβ的测量可作为该轻子生成机制的间接检验手段。

提出的方法

• 假设在GUT尺度下存在精确的μ-τ反射对称性，且最轻的两个大质量马约拉纳中微子简并。
• 从GUT尺度到seesaw尺度应用重整化群方程（RGEs），计算规范耦合、马约拉纳质量及CP相位的修正。
• 利用RGE推导出狄拉克型中微子耦合矩阵Ỹ_ν的辐射修正，特别是Ỹ_νỸ_ν^†，该量破坏了μ-τ对称性。
• 计算最轻的大质量马约拉纳中微子衰变中的CP不对称性，重点研究电子味衰变模式，以实现共振轻子生成。
• 推导RG修正参数ε对y_τ^2和tanβ的依赖关系，表明在超对称标准模型（SSM）中效应增强。
• 将Ỹ_H_{12}的虚部与低能CP不变量（如J_{CP}和θ_{13}）联系起来，建立可观测CP破坏与重子生成之间的直接联系。

实验结果

研究问题

• RQ1 从GUT尺度到seesaw尺度的RG演化是否足以打破μ-τ反射对称性，从而实现成功的轻子生成？
• RQ2 大质量马约拉纳中微子质量与CP相位的微小RG诱导劈裂如何影响共振电子型轻子生成中的轻子不对称性？
• RQ3 在μ-τ对称seesaw模型中，低能CP破坏参数（θ_{13}，J_{CP}）在多大程度上可通过RG修正与重子不对称之源联系起来？
• RQ4 为何电子味洗刷在此情景中对实现成功的重子生成至关重要？
• RQ5 未来对撞机对tanβ的测量能否作为该轻子生成机制的间接检验？

主要发现

• 从GUT尺度出发的RG演化在简并的大质量马约拉纳中微子之间诱导出微小劈裂，从而实现共振轻子生成。
• 辐射生成的Ỹ_H_{12}分量的虚部与sinΔϕ_{12}成正比，而Δϕ_{12}由μ-τ对称性固定，并与低能CP破坏相关联。
• 由于共振效应，电子味通道中的CP不对称性得到增强，即使CP破坏微小，也能实现成功的重子生成。
• 该模型预测θ_{23}与最大值存在微小偏离，且δ_{CP} = π/2，与当前实验限制一致。
• RG修正量ε的大小在标准模型中与y_τ^2成正比，在超对称标准模型中与y_τ^2(1 + tan^2β)成正比，因此tanβ成为关键的间接探测量。
• 总轻子不对称性因共振而增强，且电子味不对称性占主导，确保了足够大的重子不对称之量η_B被生成。