Neutrino Flavour Models and Impact on LFV Luca Merlo - PowerPoint PPT Presentation

Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡ and ¡Impact ¡on ¡LFV Luca ¡Merlo 26.06.2012, ¡WHAT ¡IS ¡ʋ? ¡INVISIBLES12 ¡and ¡Alexei ¡Smirnov ¡Fest

Outline News ¡on ¡neutrino ¡mixings Impact ¡on ¡neutrino ¡flavour ¡models ¡(discrete ¡symmetries) ¡ Implica;ons ¡for ¡LFV ¡transi;ons ¡in ¡supersymmetric ¡models ¡ and ¡correla;on ¡with ¡the ¡muon ¡g-­‑2 ¡discrepancy based ¡on: ¡ Altarelli, ¡Feruglio, ¡LM ¡& ¡Stamou, ¡arXiv:1205.4670 Altarelli, ¡Feruglio ¡& ¡LM, ¡arXiv:1205.5133 Bazzocchi ¡& ¡LM, ¡arXiv:1205.5135 Digression: ¡a ¡couple ¡of ¡alterna;ve ¡aDempts based ¡on: ¡ Alonso, ¡Gavela, ¡D.Hernandez ¡& ¡LM, ¡arXiv:1206.3167 Altarelli, ¡Feruglio, ¡Masina ¡& ¡LM, ¡to ¡appear 2 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Recent ¡Results ¡of ¡Global ¡Fits θ 13 Very ¡recent ¡global ¡fit: ¡ ¡Fogli ¡ et ¡al. ¡ 1205.5254 ¡ ¡ (Only ¡3 ¡ac;ve ¡neutrinos...) (see ¡also ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡) [Tortola ¡ et ¡al. ¡1205.4018] − 0 . 22 ) × 10 − 5 eV 2 ∆ m 2 sol = (7 . 54 +0 . 26 − 0 . 10 ] × 10 − 3 eV 2 atm = (2 . 43 +0 . 07 − 0 . 09 )[2 . 42 +0 . 07 ∆ m 2 sin 2 θ 12 = 0 . 307 +0 . 018 − 0 . 016 sin 2 θ 23 = 0 . 398 +0 . 030 − 0 . 026 [0 . 408 +0 . 035 − 0 . 030 ] sin 2 θ 13 = 0 . 0245 +0 . 0034 − 0 . 0031 [0 . 0246 +0 . 0034 − 0 . 0031 ] δ = π (0 . 89 +0 . 29 − 0 . 44 )[0 . 90 +0 . 32 − 0 . 43 ] [Talks ¡by ¡Walter ¡& ¡Wang ¡& ¡Schwetz] 3 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Neutrino ¡Mass ¡PaZerns sin 2 θ 23 = 1 In ¡the ¡past: mu-­‑tau ¡ large ¡atmospheric ¡angle 2 symmetry only ¡upper ¡bound ¡on ¡the ¡reactor ¡angle sin 2 θ 13 = 0 This ¡suggests ¡a ¡fundamental ¡structure ¡of ¡nature! 4 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Neutrino ¡Mass ¡PaZerns sin 2 θ 23 = 1 In ¡the ¡past: mu-­‑tau ¡ large ¡atmospheric ¡angle 2 symmetry only ¡upper ¡bound ¡on ¡the ¡reactor ¡angle sin 2 θ 13 = 0 This ¡suggests ¡a ¡fundamental ¡structure ¡of ¡nature! 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 12 0 1 2 1 √ 5 + 5 3 2 GR TB TRI-­‑BIMAXIMAL ¡(TB) [Harrison, ¡Perkins ¡& ¡ScoD ¡2002; ¡Zhi-­‑Zhong ¡Xing ¡2002] sin 2 θ 23 = 1 sin 2 θ 12 = 1 sin 2 θ 13 = 0 θ 12 = 35 . 26 � 2 3 4 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Neutrino ¡Mass ¡PaZerns sin 2 θ 23 = 1 In ¡the ¡past: mu-­‑tau ¡ large ¡atmospheric ¡angle 2 symmetry only ¡upper ¡bound ¡on ¡the ¡reactor ¡angle sin 2 θ 13 = 0 This ¡suggests ¡a ¡fundamental ¡structure ¡of ¡nature! 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 12 0 1 2 1 √ 5 + 5 3 2 GR TB TRI-­‑BIMAXIMAL ¡(TB) [Harrison, ¡Perkins ¡& ¡ScoD ¡2002; ¡Zhi-­‑Zhong ¡Xing ¡2002] sin 2 θ 23 = 1 sin 2 θ 12 = 1 sin 2 θ 13 = 0 θ 12 = 35 . 26 � 2 3 GOLDEN ¡RATIO ¡(GR) [Kajiyama, ¡Raidal ¡& ¡Strumia ¡2007] sin 2 θ 23 = 1 tan θ 12 = 1 sin 2 θ 13 = 0 θ 12 = 31 . 72 � φ 2 √ φ ≡ 1 + 5 2 4 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Neutrino ¡Mass ¡PaZerns 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 12 0 1 1 2 √ 5 + 5 3 2 GR TB BM BIMAXIMAL ¡(BM) [Vissani ¡1997; ¡Barger ¡et ¡al. ¡1998] sin 2 θ 23 = 1 sin 2 θ 12 = 1 sin 2 θ 13 = 0 θ 12 = 45 � 2 2 5 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Neutrino ¡Mass ¡PaZerns 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 12 0 1 1 2 √ 5 + 5 3 2 GR TB BM BIMAXIMAL ¡(BM) [Vissani ¡1997; ¡Barger ¡et ¡al. ¡1998] sin 2 θ 23 = 1 sin 2 θ 12 = 1 sin 2 θ 13 = 0 θ 12 = 45 � 2 2 Maybe ¡related ¡to ¡the ¡ π / 4 ≈ θ 12 + λ Quark-­‑Lepton ¡Complementarity : [Smirnov; ¡Raidal; ¡Minakata ¡& ¡Smirnov ¡2004] θ Exp ≈ θ BM − λ [Altarelli, ¡Feruglio ¡and ¡LM ¡2009, 12 12 ¡Adelhart, ¡Bazzocchi ¡and ¡LM ¡2010, ¡Meloni ¡2011] 5 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Need ¡of ¡Correc`ons!! sin 2 θ 13 = 0 . 0245 +0 . 0034 − 0 . 0031 [0 . 0246 +0 . 0034 − 0 . 0031 ] 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 13 0.05 0 TB GR BM 6 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Need ¡of ¡Correc`ons!! sin 2 θ 13 = 0 . 0245 +0 . 0034 − 0 . 0031 [0 . 0246 +0 . 0034 − 0 . 0031 ] 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 13 0.05 0 TB GR BM Are ¡these ¡predic6ve ¡pa8erns ¡completely ¡ruled ¡out? 6 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Need ¡of ¡Correc`ons!! sin 2 θ 13 = 0 . 0245 +0 . 0034 − 0 . 0031 [0 . 0246 +0 . 0034 − 0 . 0031 ] 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 13 0.05 0 TB GR BM Are ¡these ¡predic6ve ¡pa8erns ¡completely ¡ruled ¡out? Such ¡correc;ons ¡can ¡arise ¡from ¡the ¡charged ¡lepton ¡and/or ¡from ¡the ¡neutrino ¡sectors: m e = m (0) m ν = m (0) + δ m e + δ m ν e ν 6 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Need ¡of ¡Correc`ons!! sin 2 θ 13 = 0 . 0245 +0 . 0034 − 0 . 0031 [0 . 0246 +0 . 0034 − 0 . 0031 ] 3 σ 1 σ 3 σ sin 2 θ 13 0.05 0 TB GR BM Are ¡these ¡predic6ve ¡pa8erns ¡completely ¡ruled ¡out? Such ¡correc;ons ¡can ¡arise ¡from ¡the ¡charged ¡lepton ¡and/or ¡from ¡the ¡neutrino ¡sectors: m e = m (0) m ν = m (0) + δ m e + δ m ν e ν in ¡the ¡basis ¡in ¡which ¡the ¡LO ¡masses ¡sa;sfy ¡to ¡ = m (0) = U 0 T m (0) U 0 m diag m diag U 0 ν = { U T B , U GR , U BM } e e ν ν ν ν then ¡the ¡NLO ¡correc;ons ¡are ¡encoded ¡in ¡ ) 2 = δ U † ( m diag e m †   1 c 12 ξ c 13 ξ e m e δ U e e 12 ξ c 23 ξ δ U = − c ∗ 1   m diag = δ U T ν U 0 T m ν U 0 13 ξ 23 ξ − c ∗ − c ∗ 1 ν δ U ν ν ν 6 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Typical ¡Tri-­‑Bimaximal In ¡typical ¡TB ¡(GR) ¡models, ¡the ¡correc;ons ¡are ¡democra;c ¡in ¡all ¡the ¡angles: ¡ c e 12 ≈ c e 23 ≈ c e c ν 12 ≈ c ν 23 ≈ c ν 13 13 ξ e ≈ ξ ν ≡ ξ A 4 : ¡Altarelli ¡& ¡Feruglio ¡2005 T’: ¡ ¡Feruglio, ¡Hagedorn, ¡LM ¡& ¡Lin ¡2007 S 4 : ¡ ¡Bazzocchi, ¡LM ¡& ¡Morisi ¡2009 7 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Typical ¡Tri-­‑Bimaximal In ¡typical ¡TB ¡(GR) ¡models, ¡the ¡correc;ons ¡are ¡democra;c ¡in ¡all ¡the ¡angles: ¡ c e 12 ≈ c e 23 ≈ c e c ν 12 ≈ c ν 23 ≈ c ν 13 13 ξ e ≈ ξ ν ≡ ξ A 4 : ¡Altarelli ¡& ¡Feruglio ¡2005 T’: ¡ ¡Feruglio, ¡Hagedorn, ¡LM ¡& ¡Lin ¡2007 S 4 : ¡ ¡Bazzocchi, ¡LM ¡& ¡Morisi ¡2009 To ¡maximize ¡the ¡success ¡ rate ¡for ¡ all ¡the ¡three ¡mixing ¡angles ¡ inside ¡ the ¡3 ¡ ¡ ¡ ¡: σ ξ ' 0 . 075 7 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

8 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Special ¡Tri-­‑Bimaximal In ¡special ¡TB ¡models, ¡the ¡correc;ons ¡are ¡specific ¡in ¡certain ¡flavour ¡direc;ons: ¡ A 4 : ¡Lin ¡2009 c ν 12 = c ν c ν 13 6 = 0 23 = 0 ξ ν � ξ e c e 12 ≈ c e 23 ≈ c e 13 9 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

Special ¡Tri-­‑Bimaximal In ¡special ¡TB ¡models, ¡the ¡correc;ons ¡are ¡specific ¡in ¡certain ¡flavour ¡direc;ons: ¡ A 4 : ¡Lin ¡2009 c ν 12 = c ν c ν 13 6 = 0 23 = 0 ξ ν � ξ e c e 12 ≈ c e 23 ≈ c e 13 To ¡ maximize ¡ the ¡ success ¡ rate ¡for ¡all ¡the ¡three ¡mixing ¡ angles ¡inside ¡the ¡3 ¡ ¡ ¡ ¡: σ ξ ν ' 0 . 18 ξ ν 9 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

10 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV

neglec;ng ¡the ¡subleading ¡correc;ons: 3 σ sin 2 θ 23 = 1 2 + 1 2 sin θ 13 cos δ CP √ [General ¡context: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡D. ¡Hernandez ¡& ¡Smirnov ¡2012] 2 σ contours ¡of ¡constant ¡ sin 2 θ 23 1 σ 1 σ 10 Luca ¡Merlo, ¡Neutrino ¡Flavour ¡Models ¡and ¡Impact ¡on ¡LFV