Vai ai contenuti. | Spostati sulla navigazione | Spostati sulla ricerca | Vai al menu | Contatti | Accessibilità

| Crea un account

Merlo, Luca (2010) Phenomenology of Discrete Flavour Symmetries. [Tesi di dottorato]

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Full text disponibile come:

[img]
Anteprima
Documento PDF
3907Kb

Abstract (inglese)

The flavour puzzle is an open problem both in the Standard Model and in its possible supersymmetric or grand unified extensions. In this thesis, we discuss possible explanations of the origin of fermion mass hierarchies and mixings by the use of non-Abelian discrete flavour symmetries. We present two realisations in which the flavour symmetry contains either the double-valued group $T'$ or the permutation group $S_4$: the spontaneous breaking of the flavour symmetry produces realistic fermion mass hierarchies, the lepton mixing matrix close to the so-called tribimaximal pattern ($\sin^2\theta_{12}=1/3$, $\sin^2\theta_{23}=1/2$ and $\theta_{13}=0$) and the quark mixing matrix comparable to the Wolfenstein parametrisation.

The exact tribimaximal scheme deviates from the experimental best-fit angles for values at most of the $1\sigma$ level. In the $T'$- and $S_4$-based models, the symmetry breaking accounts for such discrepancies, by introducing corrections to the tribimaximal pattern of the order of $\lambda^2$, being $\lambda$ the Cabibbo angle. On the experimental side, the present measurements do not exclude $\theta_{13} \sim \lambda$ and therefore, if it is found that $\theta_{13}$ is close to its present upper bound, this could be interpreted as an indication that the agreement with the tribimaximal mixing is accidental. Then a scheme where instead the bimaximal mixing ($\sin^2\theta_{12}=1/2$, $\sin^2\theta_{23}=1/2$ and $\theta_{13}=0$) is the correct first approximation modified by terms of $\mathcal{O}(\lambda)$ could be relevant. This recalls the well-known empirical quark-lepton complementarity, for which $\theta_{12}+\lambda\sim \pi/4$. We present a flavour model based on the spontaneous breaking of the $S_4$ discrete group which naturally leads to the bimaximal mixing at the leading order and, after the introduction of the breaking terms, to $\theta_{13} \sim \lambda$ and $\theta_{12}+\mathcal{O}(\lambda)\sim \pi/4$, which we call ``weak'' complementarity relation.

Masses and mixings are evaluated at a very high energy scale and for a comparison with experimental measurements we illustrate a general analysis on the stability under the renormalisation group running to evolve these observables to low energies.

We consider also the constraints on flavour violating processes arising from introducing a flavour symmetry: in particular we concentrate on the lepton sector, analysing some lepton flavour violating decays and the discrepancy between the theoretical prediction and the experimental measurement of the anomalous magnetic moment of the muon. We develop the study both in the Standard Model scenario and in its minimal supersymmetric extension, using at first an effective operator approach and then a complete loop computation. Interesting hints for the scale of New Physics and for the forthcoming experimental results from LHC are found.

Finally we discuss the impact of an underlining flavour symmetry on leptogenesis in order to explain the baryon asymmetry of the universe.

Abstract (italiano)

Lo studio del sapore nella fisica particellare è tutt'oggi un problema aperto sia nel Modello Standard sia nelle sue estensioni supersimmetriche o grande unificate. In questa tesi, affrontiamo la questione dell'origine della gerarchia di massa nei fermioni e dei loro angoli di mescolamento, utilizzando simmetrie discrete di sapore non Abeliane. In particolare, illustriamo due modelli in cui la simmetria di sapore contiene il gruppo $T'$ o il gruppo $S_4$: la rottura spontanea della simmetria di sapore produce come effetto delle gerarchie di massa realistiche per i fermioni, la matrice di mescolamento leptonica con la cosiddetta struttura tribimassimale ($\sin^2\theta_{12}=1/3$, $\sin^2\theta_{23}=1/2$ e $\theta_{13}=0$) con piccole correzioni e la matrice di mescolamento per i quark che ben si confronta con la parametrizzazione di Wolfenstein.

La struttura tribimassimale presenta delle deviazioni al massimo ad $1\sigma$ dai valori centrali trovati sperimentalmente. Nei modelli basati sui gruppi $T'$ e $S_4$, la rottura della simmetria compensa a queste piccole deviazioni, introducendo delle correzioni alla struttura tribimassimale dell'ordine di $\lambda^2$, dove $\lambda$ rappresenta l'angolo di Cabibbo. Sperimentalmente, le misure attuali non escludono $\theta_{13}\sim\lambda$ e quindi se il valore dell'angolo di reattore risulterà vicino al suo attuale limite superiore, questo potrebbe essere interpretato come un'indicazone che l'accordo con la struttura tribimassimale è solo accidentale. In questo caso, la struttura bimassimale ($\sin^2\theta_{12}=1/2$, $\sin^2\theta_{23}=1/2$ and $\theta_{13}=0$) potrebbe essere in prima approssimazione una migliore scelta se poi intervengono delle correzioni dell'ordine di $\lambda$. Questo meccanismo ricorda l'osservazione del tutto empirica per cui $\theta_{12}+\lambda\sim \pi/4$, che va sotto il nome di relazione di complementarietà. Studiamo questa alternativa in un modello basato sulla rottura spontanea del gruppo $S_4$ che presenta la struttura bimassimale in prima approssimazione e, dopo l'introduzione dei termini di rottura, $\theta_{13}\sim\lambda$ e $\theta_{12}+\mathcal{O}(\lambda)\sim \pi/4$, che chiamiamo complementarietà "debole".

In questi modelli, le masse e gli angoli di mescolamento sono tipicamente studiati a energie molto alte e per il confronto con le misure sperimentali sviluppiamo uno studio sulla stabilità di questi osservabili durante l'evoluzione a bassa scala dovuta al gruppo di rinormalizzazione.

Inotre consideriamo i limiti su processi con violazione di sapore che sorgono dall'uso di una simmetria di sapore: in particolare analizziamo alcuni decadimenti con violazione di sapore leptonico e la discrepanza tra la predizione teorica e la misura sperimentale del momento magnetico anomalo del muone. Sviluppiamo l'analisi sia nel Modello Standard sia nella sua estensione supersimmetrica minimale, usando prima un approccio di Lagrangiana efficace e poi uno studio quantistico a un loop. Troviamo interessanti indicazioni sulla scala di energia della nuova fisica, specialmente in previsione dei prossimi risultati a LHC.

In fine discutiamo l'impatto dell'introduzione di una simmetria di sapore sulla leptogenesi, utilizzata per spiegare l'asimmetria barionica nell'universo.

Statistiche Download - Aggiungi a RefWorks
Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Feruglio, Ferruccio
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 22 > Scuole per il 22simo ciclo > FISICA
Data di deposito della tesi:NON SPECIFICATO
Anno di Pubblicazione:27 Gennaio 2010
Parole chiave (italiano / inglese):Discrete, Symmetry, Flavour, Neutrino, Tribimaximal
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 02 - Scienze fisiche > FIS/02 Fisica teorica, modelli e metodi matematici
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Fisica "Galileo Galilei"
Codice ID:3088
Depositato il:21 Set 2010 12:05
Simple Metadata
Full Metadata
EndNote Format

Versioni disponibili di questo documento

Download statistics

Solo per lo Staff dell Archivio: Modifica questo record