Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 1

Lepton flavor violation in the triplet Higgs model

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

Kakizaki, Mitsuru (ICRR, University of Tokyo)

Jun. 9, 2004 @ Kobe UniversityRef.: M. K., Yoshiteru Ogura and Fumitaka Shima Phys. Lett. B 566 (2003) 210 [hep-ph/0304254]

Jun. 9, 2004 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

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 3

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：

しかし、質量固有値のパターンはまだわかっていないしかし、質量固有値のパターンはまだわかっていない

実験サイド

上限のみわかっている(aka. )

Jun. 9, 2004 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

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

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 5

ニュートリノ質量の小ささを説明する模型 (1)

理論サイド

1. （カノニカル）シーソー機構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

[Yanagida,Gell-man—Ramond,Slansky]

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 6

ニュートリノ質量の小ささを説明する模型 (2)

三重項のヒグスボソン　　　を導入：2. ヒグス三重項模型

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

[Schechter--Valle (1980)]

Jun. 9, 2004 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

2. 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

Higgs triplet model において LFV 過程と

neutrino mass pattern の関係を調べたHiggs triplet model において LFV 過程と

neutrino mass pattern の関係を調べた

今回注目

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 8

Contents

1. Motivation2. Higgs 三重項模型 (Review)3. Higgs 三重項模型における

レプトンフレーバーの破れ4. Summary

Jun. 9, 2004 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

　　　　　　　　　のとき軽いニュートリノ質量が実現：

（　　　　世代）

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 10

3. Lepton flavor violation

Neutrino 質量行列は湯川結合と１対１対応：

Lepton 混合項：

　　　　　　　　観測可能な LFV 過程 ニュートリノ質量、混合角

Lepton 混合項：

　　　　　　　　観測可能な LFV 過程 ニュートリノ質量、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

レプトン混合角質量固有値

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 11

1-loop level で起こる

質量パターン依存性は小さい

階層型縮退型

逆階層型

世代構造

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 12

tree level でも起こる

cf.: SUSY model では 1-loop level で起こる

質量パターンに強く依存

階層型縮退型

逆階層型

より主要

世代構造

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 13

Conversion

1-loop level で起こる

振幅は 　　　　で enhance

cf.: log enhance のない model では

Loop の中を” massless” 粒子が回る

[Marciano—Sanda(1977)]

conversion ratio は と匹敵（次のスライドで示す）

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 14

分岐比の比の観測　　　 mass pattern がわかる

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 15

ヒグス三重項模型の特徴

Polarized muon を用いた実験で検証可能

LFV tau 崩壊は近い将来観測されないことを予言

Antimuon 崩壊で出る positron は右巻：

　　　　　　　に対する制限が非常に厳しい

左巻レプトンのみがヒグス三重項と結合

[Kuno—Okada]

コライダー実験と相補的 LFV 崩壊率 :

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 16

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

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　　　　　

Backup slides

Jun. 9, 2004 Kakizaki, Mitsuru 18

ニュートリノ質量パターン 階層型：

縮退型：

逆階層型：