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# 物理学# 高エネルギー物理学-現象論

フェルミオン質量差の新しいアプローチ

フェルミオンの質量パターンをランクメカニズムを使って調査中。

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フェルミオン質量の洞察フェルミオン質量の洞察モデルを提案する。フェルミオンの質量の違いを理解するための
目次

粒子物理学では、異なるタイプの粒子が特定の質量を持つ理由が大きな疑問の一つなんだ。この研究は、クォークやレプトンを含むフェルミオンの質量の違いの背後にある理由を探ってる。標準モデルは多くの点で成功を収めてるけど、フェルミオンの質量の配置はまだ謎なんだよね。

標準モデルとその限界

標準モデルは宇宙の基本的な粒子と力を説明するんだけど、多くの分野で成功している一方で、フェルミオンの質量の配列の仕組みは謎のまま。例えば、異なる世代のフェルミオンの質量には大きな差があるし、なぜ一部の粒子が他の粒子よりもずっと重いのかはまだ解明されてないんだ。

質量の階層を理解することができれば、宇宙の働きについてのより深い洞察に繋がるかもしれない。これまで物理学者たちは新しい対称性や粒子を導入してこれらの質量の違いを説明しようとしてきたけど、そういうアプローチはしばしば複雑さを増すだけで、明確な答えには繋がらなかったんだ。

提案されたモデル

この研究は新しいモデルを提案していて、余分な対称性や粒子に頼らないんだ。代わりに「ランクメカニズム」というアイデアを使ってる。このモデルでは、各世代のフェルミオンに対して質量が段階的に生成されて、追加の粒子や対称性が必要なくなるんだ。

このアプローチでは、トップクォークのような重いフェルミオンは、ツリーレベルで直接質量を得るんだ。一方で、軽いフェルミオンは、粒子同士が相互作用するループからの修正を通じて質量を手 اكت得する。このことで、第三世代から第一世代に移るにつれて自然に質量が増加するんだ。

ランクメカニズムの理解

ランクメカニズムは、最初は質量を持たない重い粒子から始まるんだ。これらの粒子は、相互作用が起こるにつれて構造的に質量を少しずつ得ていく。モデルは、トップクォークを含む第三世代のフェルミオンが直接質量を得ると示唆してる。軽い世代は、複雑な粒子相互作用のループを通じて質量を得るんだ。

この段階的な質量生成は提案されたモデルの重要な特徴なんだ。このアイデアの美しさは、新しい粒子や余分な対称性を必要としないところにある。代わりに、既存のフレームワークにすでに存在する相互作用に依存してるんだ。

左右対称モデル

ここで提案されているモデルは、左右対称モデルの枠組みに適合してるんだ。これらのモデルは、左手系と右手系の粒子を一貫して組み込む方法を提供する。これらのモデルでは、フェルミオンが異なるチャンネルで相互作用するようにグループ化されている。この設定は、粒子が統一的に質量を得る仕組みを自然に説明してるんだ。

左右対称理論には、質量生成プロセスを助ける2種類の相互作用が含まれてる。ここでは、標準粒子と直接混ざらない重い粒子が含まれていて、これらの重い粒子は質量生成を可能にするように標準モデル粒子と相互作用するんだ。

クォークとレプトンの質量生成

異なるタイプのフェルミオンの質量生成は、構造化されたアプローチに従っているんだ。最初に、最も重いフェルミオンが直接質量を得て、軽いクォークやレプトンは一連のループ相互作用を通じて質量を獲得するんだ。

例えば、第一世代のクォークは第二世代の後に質量を得る。質量生成のこの階層は、モデル内に存在する相互作用の自然な結果なんだ。重い世代と軽い世代の間に起こる相互作用が、質量の滑らかな移行を生み出しているんだ。

これらの相互作用を通じて、モデルはなぜ特定のフェルミオンが他のものより重いのかを説明できるんだ。新しい対称性や粒子を導入することなく、質量の階層は左右対称フレームワークに存在する力と相互作用の複雑な相互作用を反映しているんだ。

ニュートリノの質量

ニュートリノは中性粒子で、モデル内で追加の挑戦を課しているんだ。彼らは荷電レプトンに比べて質量がかなり低いんだ。提案されたモデルは、ニュートリノの質量を別に考慮している。彼らは荷電フェルミオンとは異なる振る舞いをするからね。

ニュートリノの質量を理解するために、モデルは伝統的な相互作用と、質量生成を可能にする新しい項を利用しているかもしれない。これらの項は、荷電フェルミオンのために確立された全体的な構造を壊さずに質量を考慮する方法を提供するんだ。

数値結果と予測

モデルは、フェルミオンの質量や混合角の観測値を正確に再現するために数値的方法でテストされているんだ。モデル内で特定のパラメータを設定することで、質量範囲や挙動についての予測ができるんだ。

数値分析は、提案されたモデルが実際のフェルミオンの質量に見られるパターンをうまく把握していることを示しているんだ。実験結果とよく一致していて、モデルの妥当性に自信を与えているんだ。

このモデルのシンプルさは魅力的で、既存の力と相互作用に頼ることで余分な複雑さを加えることを避けているんだ。これが、粒子物理学の質量生成の新しい側面を探求する未来の研究に道を開くかもしれない。

結論

この研究は、フェルミオンの質量階層を理解するための一貫した枠組みを提供しているんだ。ランクメカニズムを採用し、左右対称モデルを基にした提案アプローチは、異なる粒子が特定の質量を持つ理由をわかりやすく説明してる。

追加の複雑さを導入するのではなく、モデルは既存の相互作用を利用して徐々に質量を生成するんだ。成功した数値結果は、このモデルの正当性を強化していて、粒子物理学の今後の探求にとって有望な候補になってる。

全体的に、このモデルから得られた洞察は、宇宙とその基本的な働きについてのより深い理解に繋がる可能性があるし、粒子の質量に関する理解のギャップを埋める手助けになるかもしれない。さらなる調査や改良がこの物理学の興味深い領域についてもっと明らかにするかもしれなくて、実験的な検証や理論的な発展に向けたエキサイティングな可能性を提供するんだ。

オリジナルソース

タイトル: Radiative Origin of Fermion Mass Hierarchy in Left-Right Symmetric Theory

概要: Despite the remarkable success of the Standard Model, the hierarchy and patterns of fermion masses and mixings remain a profound mystery. To address this, we propose a model employing the rank mechanism, where the originally massless quarks and leptons sequentially get masses. The third-generation masses originate from the seesaw mechanism at the tree level, while those of the second and first generations emerge from one-loop and two-loop radiative corrections, respectively, with a progressive increase in the rank of the mass matrix. This approach does not require new discrete or global symmetries. Unlike other theories of this type that require the introduction of additional scalars, we employ the double seesaw mechanism within a left-right symmetric framework, which allows us to realize this scenario solely through gauge interactions.

著者: Sudip Jana, Sophie Klett, Manfred Lindner, Rabindra N. Mohapatra

最終更新: Sep 6, 2024

言語: English

ソースURL: https://arxiv.org/abs/2409.04246

ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2409.04246

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。

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