[论文解读] Neutrinoless Double Beta Decay: Low Left-Right Symmetry Scale?

Miha Nemev, Fabrizio Nesti+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2011

Neutrino Physics Research被引用 15

一句话总结

本文研究了一个低能左右对称模型是否能够解释潜在的非零无中微子双贝塔衰变信号，该信号与宇宙学中中微子质量的上限存在冲突。若狄拉克 Yukawa 耦合中不存在大尺度抵消，则该模型要求左右对称性破缺尺度低于 10 TeV——这一尺度在大型强子对撞机（LHC）的探测范围内，为标准模型提供了一个可检验的拓展。

ABSTRACT

SISSA, Trieste, Italy(Dated: December 21, 2011)Experiments in progress may con rm a nonzero neutrinoless double beta decay rate in conict withthe cosmological upper limit on neutrino masses and thus require new physics beyond the StandardModel. A natural candidate is the Left-Right symmetric theory, which led originally to neutrinomass and the seesaw mechanism. In the absence of cancelations of large Dirac Yukawa couplings,we show how such a scenario would require a low scale of Left-Right symmetry breaking roughlybelow 10 TeV, tantalizingly close to the LHC reach.

研究动机与目标

• 解决潜在的非零无中微子双贝塔衰变速率与宇宙学对中微子质量的上限限制之间的矛盾。
• 探讨左右对称理论是否能在无需微调的情况下解决这一矛盾。
• 在狄拉克 Yukawa 耦合较大且无抵消的情况下，确定左右对称性破缺所需的尺度。
• 评估该模型在大型强子对撞机（LHC）探测能力范围内的现象学可行性。

提出的方法

• 分析左右对称模型中通过 seesaw 机制生成中微子质量的机制。
• 评估来自宇宙学中微子质量上限的约束条件。
• 应用大狄拉克 Yukawa 耦合必须不发生抵消的要求，以约束左右对称性破缺尺度。
• 利用与观测到的无中微子双贝塔衰变速率一致的条件，推导出对称性破缺尺度的上限。
• 评估大型强子对撞机（LHC）对新物理尺度预测的探测能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 左右对称模型是否能在不违反宇宙学中微子质量上限的前提下，解释非零的无中微子双贝塔衰变速率？
• RQ2 若狄拉克 Yukawa 耦合较大且未经过精细调谐，左右对称性破缺所需的尺度是多少？
• RQ3 Yukawa 耦合中缺乏抵消效应如何影响低能左右对称性的可行性？
• RQ4 在此情景下，新物理的预测尺度是否可被大型强子对撞机（LHC）探测到？

主要发现

• 非零的无中微子双贝塔衰变速率将与宇宙学中微子质量的上限产生冲突，除非引入新物理。
• 在狄拉克 Yukawa 耦合中不存在大尺度抵消的情况下，左右对称性破缺尺度必须低于约 10 TeV。
• 该低尺度使得该模型可在大型强子对撞机（LHC）的能量范围内被检验。
• 该结果为在大型强子对撞机（LHC）上寻找左右对称性物理提供了有力的动机。