[论文解读] Remark on a Generic and Natural Model of Neutrinos

Kazuo Fujikawa|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 1

一句话总结

本文研究了标准模型的一个最小扩展，包含右手中微子和通用质量项，表明't Hooft的自然性原理意味着存在具有极小质量的伪狄拉克中微子。该论证依赖于右手中微子在无质量极限下的增强对称性，类似于自发性自发对称性破缺产生的Nambu-Goldstone费米子，为跷跷板机制提供了一种替代方案。

ABSTRACT

We comment on what the naturalness argument of 't Hooft implies for a minimal extension of the standard model which incorporates right-handed neutrinos with generic mass terms. If this Lagrangian is taken as a low energy effective theory, the naturalness argument of 't Hooft implies pseudo-Dirac neutrinos with very small masses. This argument is based on an observation that the right-handed components of neutrinos in the massless limit exhibit an enhanced symmetry which is reminiscent of the Nambu-Goldstone fermions associated with spontaneously broken supersymmetry. The conventional seesaw scenario gives another natural solution if the heavy right-handed neutrinos are integrated out in defining a low energy effective theory.

研究动机与目标

• 评估't Hooft自然性原理对包含右手中微子的最小标准模型扩展的含义。
• 研究右手中微子的通用质量项是否会导致中微子质量自然地变小。
• 探讨右手中微子分量在无质量极限下的增强对称性的作用。
• 将基于自然性的伪狄拉克解与传统的跷跷板机制作为低能有效理论进行比较。

提出的方法

• 分析标准模型扩展为右手中微子和通用质量项的低能有效拉格朗日量。
• 将't Hooft的自然性原理应用于通用质量项存在时中微子质量大小的约束。
• 识别右手中微子分量在无质量极限下的增强对称性，其类比于自发破缺超对称性产生的Nambu-Goldstone费米子。
• 在自然性假设下推导有效中微子质量矩阵，得出伪狄拉克结构。
• 在重右手中微子被积分掉时，将所得质量谱与跷跷板机制进行比较。
• 利用对称性和有效场论推理，论证在不依赖大质量标度的情况下也能实现小中微子质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 在包含右手中微子和通用质量项的最小模型中，'t Hooft自然性原理如何约束中微子质量？
• RQ2 右手中微子分量在无质量极限下发生何种对称性增强？其对中微子质量生成有何影响？
• RQ3 由自然性导出的伪狄拉克中微子结构能否作为跷跷板机制的可行替代方案？
• RQ4 在低能有效理论中，基于自然性的解与跷跷板机制在定量和定性上如何比较？
• RQ5 增强对称性对轻中微子的理论物理现象学有何影响？

主要发现

• t Hooft的自然性论证表明，在右手中微子具有通用质量项的低能有效理论中，会自然地产生质量极小的伪狄拉克中微子。
• 右手中微子分量在无质量极限下的增强对称性，类似于自发破缺超对称性产生的Nambu-Goldstone费米子的对称性结构。
• 伪狄拉克结构源于对称性增强，无需对参数进行微调。
• 这种自然的伪狄拉克解为实现小中微子质量提供了一种替代跷跷板机制的方案。
• 跷跷板机制仍然是一个可行的替代方案，但前提是重右手中微子在低能有效理论中被积分掉。
• 该模型表明，仅靠自然性即可导致小中微子质量，而无需引入大质量标度，从而为中微子质量生成提供了一条不同的路径。