量子効果によるニュートリノ質量生成
2000年度-2001年度(終了)

背景と位置付け

１９９８年に

• 大気中を通過するニュートリノの振動現象

が神岡ニュートリノ実験により発見され、素粒子の標準理論の枠内では説明のつかない最初の現象になった。理論的には、

• 牧−中川−坂田

によって提唱された質量を持つニュートリノのフレーバー間の混合によって説明可能な現象である。同様なニュートリノ振動は

• 太陽から放出されたニュートリノ現象

でも観測されており確認作業が進行中である。また

• 加速器から生成されるニュートリノ

でもニュートリノ振動の可能性が示唆されている。このような現象から提示されるニュートリノ質量はeVより小さい質量であると示唆され、実に電子の質量の10⁻⁶以下になる。このような非常に軽いニュートリノ質量の生成機構はレプトン数非保存を促す標準理論を超えた枠組みを必要とし

• 柳田−Gell-Mann−Ramond−Slanskyのシーソー機構
• one-loop量子効果を利用したZeeやtwo-loop量子効果を利用したBabuの量子補正機構

の２つが有望視されている。力の統一を目指す統一模型における質量生成機構としてのシーソー機構が親和性がよい。そのため従来より多くの研究がすでになされている。一方、２）のZee型の量子補正による軽いニュートリノ質量生成機構とニュートリノ振動現象の理解は

• 谷本、Smirnov、Frampton−Glashowらの研究

によって明らかにされ注目を浴びている。

特色と意義

現在のところ、量子補正機構がどのような「標準理論を超えたゲージ模型」で実現されるかがあまり明らかにされていない。そこで、量子補正機構に注目しその機構の実現を標準模型拡張の指針として採用した。まず、

• SU(2)_L×U(1)_Y×SU(2)'_L×U(1)'_Yゲージ模型

に基づき第4番目のステライルニュートリノを含んだニュートリノ模型でZee型量子補正機構を議論しニュートリノ振動への影響を明らかにした。更に、レプトン数非保存が自動的に要請される

• SU(3)_L×U(1)_Nゲージ模型

に注目しZee型量子補正機構を実現する相互作用を分類し幾つかの可能性を指摘した。ニュートリノの質量生成機構の実現を第1の研究指針として素粒子模型を探ることはニュートリノの振動現象の観測があって始めて可能になる。量子補正機構の実現は模型の粒子内容と相互作用に強い制限を与えるのでこの方向での研究が重要であると認識する。

目標

この研究指針のもと、いかなるゲージ対称性といかなる素粒子を必要としどのように

• Zee型及びBabu型量子補正機構を与えるか？

を更に明らかにするのが重要なテーマになる。Babu型(two-loops)の機構にも焦点を当てる。一方、標準模型での"自然性"（300GeV程度の質量スケールの安定性）は

• １）超対称性力学を導入する
• ２）新たな複合粒子形成力学を導入する

かにより実現される。１）の機構は超対称性理論と結びつき超対称統一模型でのニュートリノ質量問題の解決策として頻繁に使用される。２）の機構では"自然性"を実現する研究があまりなされていない。特に、超対称性力学を導入しＲ−パリティを破る状況での議論があるが、複合力学での研究は現在皆無である。本研究では、２）の量子補正機構に焦点を当て更に超対称性との関連を明らかにする。また、超対称性を持つ複合粒子形成力学の内容がかなり明らかにされているので、

• 複合粒子形成力学とニュートリノ質量生成機構との連係

を調べる。

研究成果（学術論文のみ）

2000年度-2001年度(終了)

• Neutrino Oscillations Induced by Two-loop Radiative Mechanism, TOKAI-HEP/TH-0001 (June, 2000) with Mr. T. Kitabayashi. (published in Phys. Lett. B, Oct., 2000)
• Two-loop Radiative Neutrino Mechanism in an SU(3)LXU(1)N Gauge Model , TOKAI-HEP/TH-0002 (June, 2000) with Mr. T. Kitabayashi (published in Phys. Rev. D, May, 2001).

• Radiatively Induced Neutrino Masses and Oscillations in an SU(3)_LXU(1)_N Gauge Model, TOKAI-HEP/TH-0004 (Oct., 2000) with Mr. T. Kitabayashi (published in Phys. Rev. D, May, 2001).

• Large Mixing Angle MSW Solution in an SU(3)_LXU(1)_N Gauge Model with Two-loop Radiative Mechanism,TOKAI-HEP/TH-0102 (Feb., 2001) with Mr. T. Kitabayashi. (published in Phys. Lett. B, May, 2001).

• The Interplay between Neutrinos and Charged Leptons in the Minimal SU(3)_LXU(1)_N Gauge Model,TOKAI-HEP/TH-0103 (Mar., 2001) with Mr. T. Kitabayashi. (published in Nucl. Phys. B, Aug., 2001).

• Large Solar Neutrino Mixing and Radiative Neutrino Mechanism TOKAI-HEP/TH-010６ (Ｏｃｔ., 2001)　with Mr. T. Kitabayashi. (published in Phys. Lett. B, Jan., 2002).

• Large Solar Neutrino Mixing in an Extended Zee Model TOKAI-HEP/TH-0107 (Dec., 2001) with Mr. T. Kitabayashi (published in Int. J. of Mod. Phys. A , July, 2002).

2002年度-

• S_2L Permutation Symmetry for Left-handed μ and τ Families and Neutrino Oscillations in an SU(3)_LxU(1)_N Gauge Model TOKAI-HEP/TH-0202 (Sep., 2002) with Mr. T. Kitabayashi (published in Phys .Rev. D, January, 2003.).
• LMA MSW Solution in the Minimal SU(3)_LxU(1)_N Gauge Model (published in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, May 2003).

• Bi-large Neutrino Mixing and μ - τ Permutation Symmetry for Two-loop Radiative Mechanism TOKAI-HEP/TH-0401 with Mr. I. Aizawa, Mr. T. Ishuguro and Dr. T. Kitabayashi (published in Phys. Rev. D July, 2004)

• General Property of Neutrino Mass Matrix and CP Violation TOKAI-HEP/TH-0403 (submitted for publication, 2004).