[论文解读] Radiative neutrino masses without seesaw mechanism in a nonuniversal anomaly-free $\mathrm{U(1)}_{X}$ model

Carlos E. Diaz, S. F. Mantilla+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2017

Neutrino Physics Research被引用 1

一句话总结

本文提出了一种非普遍性的 U(1)X 规范对称性扩展标准模型的理论，其中中微子质量完全通过单圈辐射修正产生，完全避开了 seesaw 机制。通过引入右手中微子和 Majorana 费米子，该模型利用自能量图生成轻子中微子质量，同时其中一个右手中微子也通过辐射修正获得质量，从而提供了一种无需 seesaw 机制的替代方案，其质量谱系的合理性取决于真空期望值和 Majorana 质量的取值。

ABSTRACT

The seesaw mechanism is the preferred methodology to obtain light neutrino masses by the introduction of a Majorana mass matrix. Moreover, radiative corrections can be done in order to improve the predictions of the model. However, when such a Majorana mass has no inverse, radiative corrections turn out as the only mechanism to get massive neutrinos. In this letter, it is shown a nonuniversal abelian extension $\mathrm{U(1)}_{X}$ of the Standard Model in which neutrinos acquire masses completely by radiative corrections %without seesaw mechanism through one-loop self-energies involving heavier right-handed neutrinos. Moreover, one right-handed neutrino also gets mass through radiative corrections involving Majorana fermions. Finally, some limit cases are drafted depending on the hierarchy among vacuum expectation values and Majorana masses.

研究动机与目标

• 探索在扩展规范模型中通过无 seesaw 机制生成轻子中微子质量的途径。
• 解决在缺乏逆项的情况下获得具有质量的中微子的理论挑战。
• 构建一个非普遍、无反常的 U(1)X 扩展标准模型，仅通过辐射修正生成中微子质量。
• 研究真空期望值和 Majorana 质量在决定质量谱系和极限情形下模型行为中的作用。

提出的方法

• 引入一个非普遍性的 U(1)X 规范对称性以扩展标准模型，并确保反常自由。
• 假设存在右手中微子和额外的 Majorana 费米子作为模型中的新场。
• 构建涉及这些重右手中微子的单圈自能量图，以辐射方式生成中微子质量。
• 利用拉格朗日量的结构，从辐射修正中推导出中微子质量矩阵，避免任何 seesaw 类型的质量项。
• 通过分析真空期望值和 Majorana 质量的不同层次关系，识别极限情形。
• 通过适当的量子数和场赋值，确保模型在规范不变性和反常消除方面保持一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 轻子中微子质量是否可以完全通过辐射修正产生，而无需依赖 seesaw 机制？
• RQ2 右手中微子和 Majorana 费米子的质量如何影响最终的中微子质量谱？
• RQ3 根据真空期望值与 Majorana 质量的相对大小，该模型中哪些质量谱系是可行的？
• RQ4 非普遍性的 U(1)X 规范结构如何影响辐射质量生成机制？
• RQ5 在真空期望值极大或极小的极限情形下，该模型的物理现象学后果是什么？

主要发现

• 中微子质量完全通过涉及较重右手中微子的单圈辐射修正生成，不涉及任何 seesaw 机制。
• 该模型成功通过自能量图生成轻子中微子质量，为基于 seesaw 的模型提供了一个可行的替代方案。
• 其中一个右手中微子也通过涉及 Majorana 费米子的辐射修正获得质量，展示了超越标准 seesaw 机制的质量生成机制。
• 最终的中微子质量谱系在很大程度上取决于真空期望值与 Majorana 质量之间的层次关系，由此产生不同的极限情形。
• 该模型保持无反常且非普遍，同时维持规范不变性，并允许通过辐射机制实现质量生成。