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Lepton flavor violation in the triplet Higgs model

Lepton flavor violation in the triplet Higgs model. Kakizaki, Mitsuru (ICRR, University of Tokyo). Weak scale の質量を持つ SU(2) L triplet Higgs boson 媒介で起こる charged lepton flavor violation (LFV) の解析 Higgs triplet model では、 LFV 過程の観測により neutrino mass pattern の峻別が可能.

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Presentation Transcript

  1. Lepton flavor violation in the triplet Higgs model Kakizaki, Mitsuru(ICRR, University of Tokyo) • Weak scale の質量を持つ SU(2)L triplet Higgs boson 媒介で起こる charged lepton flavor violation (LFV) の解析 • Higgs triplet model では、 LFV 過程の観測によりneutrino mass pattern の峻別が可能 Jun. 9, 2004 @ Kobe University Ref.: M. K., Yoshiteru Ogura and Fumitaka Shima Phys. Lett. B 566 (2003) 210 [hep-ph/0304254] New Kakizaki, Mitsuru

  2. １．Motivation • ここ数年の素粒子物理学における大きな進展の一つ： ニュートリノ振動現象の検出 • ニュートリノに小さな質量が存在する • ニュートリノに世代間の混合がある • 素粒子標準模型はニュートリノの質量を説明できない ニュートリノの質量を説明できるように 標準模型を拡張する必要がある Kakizaki, Mitsuru

  3. 実験サイド ニュートリノの質量・世代混合 • ニュートリノ振動実験 ニュートリノの質量の２乗差・混合角の情報： (aka. ) 上限のみわかっている しかし、質量固有値のパターンはまだわかっていない Kakizaki, Mitsuru

  4. ニュートリノ振動実験から許されるニュートリノ質量パターンニュートリノ振動実験から許されるニュートリノ質量パターン 階層型 縮退型 逆階層型 (Hierarchical) (Inverted-hierarchical) (degenerate) ニュートリノ質量の情報を持つ他の信号を探すことが重要 Kakizaki, Mitsuru

  5. 理論サイド ニュートリノ質量の小ささを説明する模型(1) 1. （カノニカル）シーソー機構 [Yanagida,Gell-man—Ramond,Slansky] 標準模型に右巻ニュートリノ　　を導入： 小さなニュートリノ質量は 大きな質量スケール　　　の存在で自然に理解できる Kakizaki, Mitsuru

  6. ニュートリノ質量の小ささを説明する模型(2) 2. ヒグス三重項模型 [Schechter--Valle (1980)] 三重項のヒグスボソン　　　を導入： 小さなニュートリノ質量は、小さな質量スケール　　か　 大きな質量スケール　　　の存在で自然に理解できる Kakizaki, Mitsuru

  7. ニュートリノ質量模型の比較 1. Right-handed neutrino 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　のとき Neutrino 質量実験以外で見えない • triplet Higgs boson 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　であれば 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　でも neutrino 質量の情報が collider, LFV 実験でも得られる 今回注目 Higgs triplet model において LFV 過程と neutrino mass pattern の関係を調べた Kakizaki, Mitsuru

  8. Contents • Motivation • Higgs 三重項模型(Review) • Higgs三重項模型におけるレプトンフレーバーの破れ • Summary New Kakizaki, Mitsuru

  9. 2. Higgs 三重項模型(Review) [Schechter--Valle (1980)] Idea:標準模型に　　　　　三重項のヒグスボソンを加える • 標準模型のゲージ対称性 （　　　　世代） • 　　　　　　　　　のとき軽いニュートリノ質量が実現： Kakizaki, Mitsuru

  10. New 3. Lepton flavor violation Lepton 混合項： 　　　　観測可能な LFV 過程 ニュートリノ質量、混合角 • Neutrino 質量行列は湯川結合と１対１対応： 質量固有値 レプトン混合角 LFV の観測により、ニュートリノの質量タイプが解明 Kakizaki, Mitsuru

  11. 階層型 縮退型 逆階層型 • 1-loop level で起こる • 世代構造 質量パターン依存性は小さい Kakizaki, Mitsuru

  12. 階層型 縮退型 逆階層型 • tree level でも起こる より主要 cf.: SUSY model では 1-loop level で起こる • 世代構造 質量パターンに強く依存 Kakizaki, Mitsuru

  13. Conversion • 1-loop level で起こる Loop の中を”massless”粒子が回る 振幅は 　　　　で enhance [Marciano—Sanda(1977)] conversion ratio は と匹敵 （次のスライドで示す） cf.: log enhance のない model では Kakizaki, Mitsuru

  14. 分岐比の比の観測　　　mass pattern がわかる Kakizaki, Mitsuru

  15. ヒグス三重項模型の特徴 • 　　　　　　　に対する制限が非常に厳しい LFV tau 崩壊は近い将来観測されないことを予言 • 左巻レプトンのみがヒグス三重項と結合 Antimuon 崩壊で出る positron は右巻： Polarized muon を用いた実験で検証可能 [Kuno—Okada] • LFV 崩壊率: コライダー実験と相補的 Kakizaki, Mitsuru

  16. 4. Summary • Weak scale の質量を持つ Higgs triplet boson の媒介で起こる LFV processの解析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 • この model では lepton 混合項は 　ニュートリノ質量項のみ LFV 崩壊の分岐比の比を計ることで、 ニュートリノの質量タイプの解明が可能 Kakizaki, Mitsuru

  17. Backup slides

  18. ニュートリノ質量パターン • 階層型： • 縮退型： • 逆階層型： Kakizaki, Mitsuru

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