[论文解读] Degenerate neutrinos from a supersymmetric A_4 model

M. Hirsch, Jorge C. Romão+3 more|ArXiv.org|Dec 17, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 31

一句话总结

该论文提出了一种规范性 A₄ 家庭对称性模型，通过由味破坏的软SUSY破缺项驱动的辐射修正，生成近乎简并且双大混合的中微子。该模型预测最小中微子质量标度大于0.3 eV，且τ→μγ的分支比下限为10⁻⁹，使其可在即将开展的实验中被检验。

ABSTRACT

We investigate the supersymmetric A_4 model recently proposed by Babu, Ma and Valle. The model naturally gives quasi-degenerate neutrinos that are bi-largely mixed, in agreement with observations. Furthermore, the mixings in the quark sector are constrained to be small, making it a complete model of the flavor structure. Moreover, it has the interesting property that CP-violation in the leptonic sector is maximal (unless vanishing). The model exhibit a close relation between the slepton and lepton sectors and we derive the slepton spectra that are compatible with neutrino data and the present bounds on flavor-violating charged lepton decays. The prediction for the branching ratio of the decay tau -> mu gamma has a lower limit of 10^{-9}. In addition, the overall neutrino mass scale is constrained to be larger than 0.3 eV. Thus, the model will be tested in the very near future.

研究动机与目标

• 通过 A₄ 家庭对称性和低能超对称性，构建一个统一的夸克与轻子 flavor 模型。
• 在保持夸克混合角较小时，解释轻子扇区中的大混合角。
• 在超对称框架内，阐明中微子质量分裂和轻子味违反（LFV）的起源。
• 从中微子数据和 LFV 约束出发，推导出选择型粒子质量与混合的限制。
• 预测可观测的信号，如 τ→μγ 和 μ→eγ 衰变，以供实验验证。

提出的方法

• 通过三个单态（1, 1′, 1′′）和一个三重态（3）实现 A₄ 家庭对称性，以分配 SM 超对称场和重单态场。
• 将 MSSM 场和重超对称场分配至 A₄ 的不可约表示，以在高能标下强制实现夸克质量矩阵对齐和中微子质量简并。
• 利用味破坏的软SUSY破缺项的辐射修正，生成观测到的中微子质量分裂。
• 应用跑动方程（RGEs）和阈值修正，将中微子质量矩阵从高能标演化至低能。
• 将得到的低能中微子质量矩阵与太阳中微子和大气中微子质量平方差 Δm²_sun 和 Δm²_atm 的实验数据相匹配。
• 应用对 LFV 过程（如 μ→eγ、τ→μγ）的实验约束，以限制选择型粒子质量矩阵和混合角。

实验结果

研究问题

• RQ1 超对称 A₄ 模型能否自然地生成大轻子混合角和小夸克混合角？
• RQ2 味破坏的软SUSY破缺项对轻子味违反和选择型粒子质量谱有何影响？
• RQ3 在模型和当前实验约束下，中微子质量标度的最小允许值是多少？
• RQ4 τ→μγ 和 μ→eγ 的预测分支比是多少？它们是否在近期实验的探测范围内？
• RQ5 在此模型中，选择型粒子质量矩阵和混合结构如何与中微子质量矩阵关联？

主要发现

• 该模型预测整体中微子质量标度的下限为 0.3 eV，这是由生成足够大气中微子质量分裂的要求所决定的。
• τ→μγ 的分支比预测至少为 10⁻⁹，使其可被未来实验（如 BaBar 和 Belle）探测。
• μ→eγ 的分支比被限制在大于 10⁻¹⁵，表明其可能在近期于 PSI 实验中被探测到。
• 选择型粒子质量谱包含一对近乎简并的态和一个分裂态，具有大的 μ–τ 混合和小的 e–分裂态混合。
• 由于 RGE 效应，为保持与太阳中微子数据的一致性，模型要求 tan(β) < 10。
• 在参数空间的大部分区域，μ 参数被限制在至少 500 GeV，仅有少数点允许低至 200 GeV 的值。