[论文解读] New Approach to Texture-zeros with S_3 symmetry - Flavor Symmetry and Vacuum Aligned Mass Textures -

Satoru Kaneko, Hideyuki Sawanaka+3 more|ArXiv.org|Mar 23, 2007

Cosmology and Gravitation Theories被引用 9

一句话总结

本文通过 $S_3$ 靛子对称性，提出了一种夸克和轻子质量矩阵中纹理零的动态起源，其中 $S_3$-带电希格斯双态的真空期望值（VEVs）为零，从而在无需微调的情况下生成费米子质量矩阵中的零元素。该模型预测中微子混合矩阵元 $U_{e3} \geq 0.04$，并抑制了味改变中性流（FCNCs），通过 $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合约束，得出重希格斯粒子质量的下限约为 1.4 TeV。

ABSTRACT

A texture-zeros is an approach to reduce the number of free parameters in Yukawa couplings and it is one of the most attractive ones. In our paper, we discuss the origin of zero-structure in texture-zeros by S_3 flavor symmetry approach. Some of electroweak doublet Higgs fields have vanishing vacuum expectation value(VEV) which leads to vanishing elements in quark and lepton mass matrices. Then, the structure of supersymmetric scalar potential is analyzed and Higgs fields have non-trivial S_3 charges. As a prediction of our paper, a lower bound of a MNS matrix element, U_{e3} \geq 0.04, is obtained. The suppression of flavor-changing neutral currents(FCNC) mediated by the Higgs fields is discussed and lower bounds of the Higgs masses are derived.

研究动机与目标

• 为夸克和轻子质量矩阵中的纹理零结构提供一种动态起源，这些结构原本是人为假设的。
• 通过引入具有非平凡真空期望值的 $S_3$-带电希格斯场，解决Yukawa耦合中零元素起源的模糊性。
• 确保所得质量矩阵与费米子质量及混合角的实验数据一致。
• 通过对称性和质量约束，抑制由多个希格斯场介导的味改变中性流（FCNCs）。
• 推导可检验的预测，例如中微子混合矩阵元 $U_{e3}$ 的下限，供未来实验验证。

提出的方法

• 引入多个具有非平凡 $S_3$ 电荷的 $SU(2)$ 双态希格斯场，以允许其真空期望值（VEVs）为零，从而生成质量矩阵中的纹理零。
• 构建希格斯 sector 的 $S_3$-不变超对称标量势，分析其真空结构，以识别无需参数微调的 favored VEV 模式。
• 利用 $S_3$ 双态的张量积分解，推导出保证 $S_3$ 不变量的 Yukawa 耦合矩阵的最一般形式。
• 引入 $S_3$-软性破缺项，以在保持精确 $S_3$ 模型的物理预测不变的同时，允许具有零 VEV 的稳定真空。
• 分析希格斯质量谱，识别出一个质量为弱尺度的最轻希格斯模式，其行为类似于 MSSM 中的希格斯粒子。
• 在 $K^0$-$\bar{K}^0$ 系统中进行树图级 FCNC 分析，以约束重希格斯粒子的质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 夸克和轻子质量矩阵中的纹理零结构是否能通过 $S_3$ 靛子对称性，借助零希格斯 VEV 动态生成，而非人为设定？
• RQ2 具有 $S_3$ 电荷的希格斯场在不依赖参数关系微调的情况下，如何生成质量矩阵中的零元素？
• RQ3 $S_3$ 对称性如何确保上夸克和下夸克质量矩阵形式不同，从而实现非零混合角？
• RQ4 从 $S_3$ 对称真空结构中，可推导出中微子混合矩阵元 $U_{e3}$ 的哪些下限？
• RQ5 通过树图级 FCNC 过程（特别是 $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合）对重希格斯粒子质量施加了哪些约束？

主要发现

• 推导出中微子混合矩阵元 $U_{e3} \geq 0.04$ 的下限，为未来实验（如 double Chooz）提供了可检验的预测。
• 通过 $S_3$-带电希格斯双态的零 VEV，动态实现纹理零质量矩阵，无需参数微调。
• $S_3$-软性破缺项不改变精确 $S_3$ 模型的 favored 真空结构或物理预测。
• 最轻的希格斯玻色子质量为 $\mathcal{O}(v)$ 量级，其主要成分由 $h^0_{uA}, h^0_{dA}, h^0_{u2}, h^0_{d1}$ 构成，确保与 MSSM 类似谱的一致性。
• 根据 $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合约束，当 $\eta = 0.03$ 时，重希格斯粒子的平均质量下限为 $M_H \geq 1.4$ TeV；当 $\eta = 0$ 时，下限为 $M_H \geq 3.8$ TeV（假设 $v_{d1} = 100$ GeV）。
• 该模型有效抑制了 FCNCs，主要实验约束来自 $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合，从而对超对称破缺尺度给出了稳健的下限。