[论文解读] Neutrinos in the Simplest Little Higgs Model

Jae Yong Lee|ArXiv.org|Apr 16, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 10被引用 5

一句话总结

本文研究了在最简小希格斯模型（SLHM）中中微子质量与混合机制，其中标准模型（SM）中微子与重的矢量型简并中性轻子配对。通过涉及希格斯三重态的一圈图的辐射修正，生成了小的马约拉纳质量，导致既存在标准中微子味混合，也存在SM中微子与其重伙伴之间的混合，由于与重态的大混合角，导致MNS矩阵非幺正。

ABSTRACT

The simplest little Higgs model based on a SU(3) global symmetry contains a $SU(3)_{weak}$ triplet and a singlet per a generation in the lepton sector. A neutral component of the triplet and the singlet turn into a neutral vector-like $SU(2)_L$ singlet after electroweak symmetry breaking while the other neutral component of the triplet is the SM neutrino. At tree level, Yukawa couplings of the lepton sector not only allow the neutral vector-like lepton to couple to the SM neutrino, but also give them a Dirac mass. Majorana mass terms for the SM neutrinos and their partners arise at one loops, leading to neutrino flavor mixing in addition to neutrino-heavy neutral lepton mixing.

研究动机与目标

• 理解在SLHM中SM中微子未与右手中微子配对时，其小质量的起源。
• 分析一圈辐射修正在生成SM中微子及其重伙伴马约拉纳质量中的作用。
• 研究SLHM中第一类（味）与第二类（SM-重中性轻子）振荡。
• 构建并分析包含SM中微子与重矢量型态的完整9×9中性轻子混合矩阵。
• 探讨非幺正混合的物理解释，以及探测重中性轻子衰变的潜力。

提出的方法

• 在单代际情况下分析SLHM中的轻子 sector，重点研究希格斯三重态与轻子双态及单态之间的汤川耦合。
• 希格斯 sector 基于一个被自发破缺为SU(2)L×U(1)Y的SU(3)全局对称性，SM希格斯作为来自两个三重态的伪戈尔丹玻色子。
• 计算涉及两个希格斯三重态的一圈图，以生成中性轻子（包括SM中微子）的马约拉纳质量项。
• 使用微扰方法构建完整的中性轻子混合矩阵，其混合由混合角θ和幺正矩阵VL控制。
• MNS混合矩阵被推导为cosθ·V†L，由于cosθ ≠ 1，该矩阵非幺正，反映出与重态存在显著混合。
• 通过弱带电流和重中性轻子的衰变模式讨论现象学约束，以提取混合参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 若SM中微子未与右手中微子配对，SLHM中中微子质量如何产生？
• RQ2 一圈图在生成SM中微子及其重伙伴马约拉纳质量中起什么作用？
• RQ3 由于存在重矢量型简并中性轻子，SM中微子的混合模式与标准模型中的有何不同？
• RQ4 MNS矩阵中非幺正混合对中微子振荡实验和重中性轻子衰变有何影响？
• RQ5 能否利用已知的中微子振荡数据约束或预测重中性轻子的性质？

主要发现

• SM中微子及其重伙伴的马约拉纳质量通过两个希格斯三重态交换的一圈图辐射生成，解释了中微子质量的小量。
• SM中微子质量与汤川耦合的乘积及圈因子成正比，受尺度f抑制，从而导致有效质量较小。
• MNS混合矩阵为非幺正，表达为cosθ·V†L，其中cosθ ≠ 1，表明SM中微子与重中性轻子之间存在显著混合。
• 中微子与重中性轻子的混合角较大，量级为sinθ·V†L，且由于质量分裂较大，不与中微子振荡数据冲突。
• 混合角θ无法通过标准中微子振荡实验提取，但可通过重中性轻子的衰变探测。
• 一旦测量到重中性轻子的质量谱，可能为SM中微子质量谱提供间接信息。