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Neutrinos de main droite : Une clé pour la matière noire

Des recherches sur les neutrinos droitiers pourraient éclairer les mystères de la matière noire et l'anomalie du muon.

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Dans le domaine de la physique des particules, les chercheurs étudient des modèles qui impliquent différentes générations de particules. Ça concerne la façon dont les particules, comme les quarks et les leptons, se comportent et interagissent entre elles. Un accent particulier a été mis sur les neutrinos droits et comment leurs propriétés pourraient nous aider à comprendre certains problèmes non résolus en physique.

Symétrie de jauge et anomalies

Le Modèle Standard de la physique des particules décrit les particules fondamentales et leurs interactions. Mais en creusant un peu, on se rend compte que certaines conditions doivent être remplies pour éviter des incohérences, appelées anomalies. Pour que ces conditions soient satisfaites, certains particules doivent être présentes, y compris les neutrinos droits. Ces neutrinos peuvent avoir des propriétés uniques, leur permettant d'être stables et potentiellement de jouer un rôle dans la Matière noire.

Modèles dépendants de la saveur

Dans certains modèles, les particules de différentes générations peuvent avoir des charges différentes. C'est ce qu'on appelle la dépendance de la saveur. De tels modèles permettent aux chercheurs d'explorer différentes interactions et de voir comment elles se rapportent à des phénomènes connus, comme l'anomalie du muon, qui est une différence entre les prédictions théoriques et les mesures du comportement des muons.

Matière noire et stabilité

Un résultat clé de ces études est le potentiel des neutrinos droits à agir comme candidats à la matière noire. La matière noire est une substance mystérieuse qui n'émet pas de lumière ni d'énergie, rendant sa détection difficile. Toutefois, si les neutrinos droits peuvent former des particules stables sans interagir avec la matière standard, ils deviennent des candidats intéressants pour expliquer la matière noire.

Anomalie du muon

L'anomalie du muon fait référence à une différence observée dans le comportement attendu des muons par rapport aux prédictions faites par le Modèle Standard. Cette incohérence a amené les chercheurs à considérer des particules ou des interactions supplémentaires qui pourraient l'expliquer. Une telle possibilité est que certains modèles impliquant des neutrinos droits contribuent à cette anomalie, offrant une nouvelle voie d'exploration pour les physiciens.

Approches expérimentales

Pour valider ces idées, les scientifiques mènent divers expériences. En mesurant les propriétés des particules et leurs interactions en détail, ils peuvent recueillir des preuves qui soutiennent ou remettent en question ces modèles. Par exemple, les expériences qui se concentrent sur la diffusion des neutrinos peuvent fournir des données importantes sur l'existence et les propriétés des neutrinos droits.

Matière noire thermique

Un autre aspect de la recherche sur la matière noire concerne l'examen des candidats à la matière noire thermique. Ce sont des particules qui peuvent atteindre un état d'équilibre dans l'univers primordial, affectant la densité actuelle de la matière noire. Les neutrinos droits pourraient potentiellement jouer ce rôle, où leurs interactions et leur masse pourraient s'aligner avec les prédictions théoriques pour l'abondance de matière noire.

Implications du modèle

Les modèles étudiés ont plusieurs implications. D'abord, ils fournissent un cadre pour comprendre le comportement des particules d'une manière qui n'est pas totalement expliquée par le Modèle Standard. Ensuite, ils peuvent aider à combler le fossé entre les résultats expérimentaux et les prédictions théoriques en physique des particules. Enfin, ils pourraient offrir des aperçus potentiels sur la nature de la matière noire, aidant à résoudre l'un des plus grands mystères de la cosmologie.

Directions futures

Alors que la recherche se poursuit, les scientifiques vont affiner ces modèles et développer de nouvelles techniques expérimentales pour tester leurs prédictions. Ce travail continu est crucial pour faire progresser notre compréhension de la physique fondamentale, la nature des particules et les lois qui régissent l'univers.

Conclusion

En résumé, l'étude des modèles dépendants de la saveur, des neutrinos droits et de leur influence potentielle sur la matière noire et l'anomalie du muon représente une zone de recherche prometteuse en physique des particules. En explorant ces concepts, les scientifiques visent à résoudre certaines des questions les plus pressantes dans le domaine et à améliorer notre compréhension de l'univers.

Source originale

Titre: Intergenerational gauged $B-L$ model and its implication to muon $g-2$ anomaly and thermal dark matter

Résumé: We study the flavor dependent $U(1)_{B_i-L_j}$ models, where an $i$th generation of quarks and $j(\neq i)$th generation of leptons are charged. By solving the anomaly free condition for the matter sector of the SM fermions and three generations of right-handed (RH) neutrinos, we find that the $j$th generation of RH neutrino is not necessarily charged under the $U(1)_{B_i-L_j}$ gauge symmetry with the charge $-1$ and the other (neither $i$th nor $j$th) generation of RH neutrino can also be. As a general solution for the anomaly cancellation conditions, the other two RN neutrinos than the charge $-1$ RH neutrino may have non-vanishing charge and be stable due to the gauge invariance, and hence it is a candidate for dark matter (DM) in our Universe. We apply this result to a $B_3-L_2$ model and consider a light thermal DM and a solution to the muon $g-2$ anomaly. We identify the parameter region to have the DM mass range from MeV to sub-GeV and simultaneously solve the muon $g-2$ anomaly. We also derive the constraints on the gauge kinetic mixing parameter by using the latest Borexino phase-II data.

Auteurs: Nobuchika Okada, Osamu Seto

Dernière mise à jour: 2023-10-02 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2307.14053

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.14053

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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