[论文解读] Neutrino mixing and CP violation phases in Zee-Babu model

V. V. Vien, H. N. Long+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2014

Neutrino Physics Research被引用 3

一句话总结

本文研究了Zee-Babu模型中的中微子混合与CP破坏，表明该模型能够与近期中微子振荡实验数据一致，且包含较大的 $\theta_{13}$。它预测了特定的CP相位：狄拉克相位 $\delta = 0$ 或 $\pi$，在正常质量顺序下，马约拉纳相位 $\alpha_{21} = \alpha_{31} = 0$；在反常质量顺序下，$\alpha_{31} = 2\pi$，并给出了中微体无双贝塔衰变有效质量与中微子质量之和的一致性预测。

ABSTRACT

We show that the neutrino mass matrix of the Zee-Babu model is able to fit the most recent data on neutrino masses and mixing with large $ heta_{13}$ and provides %the values of the Dirac and Majorana CP violation phases. For the normal hierarchy, the Majorana phases ($\al_{2 1}, \al_{3 1}$) are equal to zero, while for the inverted pattern, one phase ($\al_{3 1}$) takes the value $2 \pi$. The Dirac phase ($\de$) is predicted to either $0$ or $\pi$. The effective mass governing neutrinoless double beta decay and the sum of neutrino masses are consistent with the recent analysis. The model gives some regions of the parameters of neutrino mixing angles in both normal and inverted neutrino mass hierarchy.

研究动机与目标

• 检验Zee-Babu模型是否能一致地描述最新的中微子振荡数据，包括较大的 $\theta_{13}$。
• 在该模型框架内确定狄拉克与马约拉纳CP破坏相位的取值。
• 评估该模型对中微体无双贝塔衰变中有效马约拉纳质量及中微子质量之和的预测。
• 识别在正常与反常中微子质量顺序下，混合角的可行参数区域。

提出的方法

• 利用该模型的标量场结构与费米子耦合，构建中微子质量矩阵。
• 应用最新中微子振荡数据的全局拟合约束，特别关注 $\theta_{13}$、$\theta_{12}$ 与 $\theta_{23}$。
• 通过分析由质量矩阵导出的中微子混合矩阵的复数结构，计算CP破坏相位。
• 利用模型预测的混合参数，评估中微体无双贝塔衰变中的有效马约拉纳质量。
• 计算中微子质量之和，并与宇宙学及振荡实验的限制进行比较。
• 绘制参数空间，识别在正常与反常质量顺序下，混合角的允许区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 Zee-Babu模型能否容纳实验观测到的大 $\theta_{13}$ 值？
• RQ2 Zee-Babu模型中狄拉克与马约拉纳CP破坏相位的预测值是什么？
• RQ3 该模型对有效马约拉纳质量与中微子质量之和的预测与当前观测限制相比如何？
• RQ4 在正常与反常中微子质量顺序下，中微子混合角的允许参数区域是什么？

主要发现

• Zee-Babu模型成功拟合了最新的中微子振荡数据，包括较大的 $\theta_{13}$，与实验观测一致。
• 在正常中微子质量顺序下，马约拉纳相位 $\alpha_{21}$ 与 $\alpha_{31}$ 预测为零。
• 在反常质量顺序下，相位 $\alpha_{31}$ 预测为 $2\pi$，而另一马约拉纳相位保持为零。
• 狄拉克CP相位 $\delta$ 预测取值为 $0$ 或 $\pi$，表明在特定构型下存在最大CP破坏。
• 控制中微体无双贝塔衰变的有效马约拉纳质量与当前实验限制及理论预期一致。
• 该模型预测的中微子质量之和仍处于宇宙学观测与中微子振荡数据导出的限制范围内。