[论文解读] Four-loop Radiative Seesaw Model with 750 GeV Diphoton Resonance

Takaaki Nomura, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

该论文提出了一种具有全局 U(1) 对称性的四圈辐射 seesaw 模型，该模型在四圈层次上生成中微子质量，解释了μ子 g−2 异常，并通过标量共振态解释了 750 GeV 二光子共振。该模型同时容纳了费米子型或玻色子型暗物质候选者，并以显著的截面解释了观测到的二光子过剩。

ABSTRACT

We propose a new type of radiative neutrino model with global hidden U(1) symmetry, in which neutrino masses are induced at the four loop level, and we discuss the discrepancy of the muon anomalous magnetic moment to the standard model, and the fermion or boson DM candidate. We also discuss diphoton excess within our model and show how to explain the sizable excess.

研究动机与目标

• 在标准模型之外解决μ子反常磁矩（g−2）的差异。
• 通过一种新的标量共振态，解释大型强子对撞机运行2阶段数据中观测到的 750 GeV 二光子共振。
• 通过全局 U(1) 对称性，提供一种在四圈层次上生成中微子质量的辐射机制。
• 识别与模型对称性结构一致的可行费米子型或玻色子型暗物质候选者。
• 在一个单一的可重整化框架内，统一解释多个异常——中微子质量、g−2、二光子共振和暗物质。

提出的方法

• 引入一种保护中微子质量项并确保中微子质量在四圈层次生成的全局 U(1) 对称性。
• 构建一个标量 sector，其中包含一种新的复标量单重态，其衰变为二光子，解释了 750 GeV 共振峰。
• 通过涉及新重费米子和标量的高阶圈图实现类似 seesaw 的结构。
• 利用标量单重态与光子和费米子的耦合，生成与大型强子对撞机数据一致的显著二光子衰变宽度。
• 通过 U(1) 对称性确保最轻中性粒子（暗物质候选者）的稳定性，并分析其遗迹密度和直接探测约束。
• 通过涉及新标量和费米子态的圈图计算 μ 子 g−2 的贡献，使其与观测到的差异相匹配。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有全局 U(1) 对称性的四圈辐射 seesaw 模型能否同时解释 750 GeV 二光子共振和 μ 子 g−2 异常？
• RQ2 该模型中的可行暗物质候选者有哪些？它们的性质如何依赖于 U(1) 对称性和标量 sector？
• RQ3 750 GeV 共振态的二光子衰变宽度有多大？能否与大型强子对撞机数据中观测到的过剩相匹配？
• RQ4 为在四圈层次生成中微子质量，新粒子的耦合常数和质量尺度需要满足什么条件？
• RQ5 该模型是否与观测到的 μ 子反常磁矩值以及其他低能约束一致？

主要发现

• 该模型通过受全局 U(1) 对称性保护的辐射 seesaw 机制，在四圈层次上生成中微子质量。
• 750 GeV 二光子共振由一种与光子耦合并衰变为二光子的复标量单重态解释，其宽度与大型强子对撞机数据一致。
• 该模型对 μ 子反常磁矩有显著贡献，与标准模型观测到的差异相匹配。
• 该模型中最轻的中性粒子是稳定的暗物质候选者，其类型可为费米子型或玻色子型，取决于量子数。
• 通过调节标量单重态的耦合，可产生宽度和截面与观测过剩相容的二光子共振。
• 该模型与其他低能和对撞机约束一致，包括中微子质量尺度和暗物质遗迹密度。