[PPT] - N e u t r i n o p h e n o m e n o l o g y P i PowerPoint Presentation

SLIDE 1

N e u t r i n

p

h e n

m

e n

l
g

y

P i l a r C

l
m

a

H e a v y Q u a r k s a n d L e p t

n

s C

n

f e r e n c e V i r g i n i a T e c h Ma y 2 3

r d

, 2 1 6

SLIDE 2

T a k a a k i K a j i t a

S u p e r

K

a m i

k

a n d e C

l

l a b

r

a t i

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U n i v e r s i t y

f

T

k

y

,

K a s h i w a , J a p a n

A r t h u r B . Mc D

n

a l d

S u d b u r y N e u t r i n

O

b s e r v a t

r

y C

l

l a b

r

a t i

n

Q u e e n ' s U n i v e r s i t y , K i n g s t

n

, C a n a d a

SLIDE 3

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

3

T h e l e p t

n

i c m i x i n g m a t r i x

P

n

t e c

r

v

,

1 9 5 7 Ma k i , N a k a g a w a , S a k a t a , 1 9 6 2

A t m

s

p h e r i c R e a c t

r

/ I n t e r f e r e n c e S

l

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F

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a t e r e s u l t s a n d /

r

p r e c i s e v a l u e s , s e e e . g . w w w . n u

fi

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r

g

r

C a p

z

z i e t a l , 1 6 1 . 7 7 7 7

SLIDE 4

P . C

l
m

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N

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p

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4

Wh a t n e x t ?

I

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SLIDE 5

P . C

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N

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5

Wh a t n e x t ?

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a t i s t h e a b s

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I

s t h e l i g h t e s t n e u t r i n

m

a s s l e s s ?

Long-baseline experiments, medium baseline reactor exps, atmospheric neutrino exps Neutrinoless double beta decay/colliders/meson decays SBND, SOX, SHiP, ... Mu → e gamma, Mu → e in nuclei Meson decays KATRIN, Project8, cosmology

SLIDE 6

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

6

Ma j

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a n a

r

D i r a c ?

N e w fi e l d s a r e r e q u i r e d t

g

i v e n e u t r i n

s

a m a s s . T w

m

a i n w a y s :

1 ) D i r a c m a s s : a s f

r

t h e r e s t

f

f e r m i

n

s i n t h e S M

SLIDE 7

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

7

S m a l l n e s s

f

n e u t r i n

m

a s s e s

SLIDE 8

P . C

l
m

a

N

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p

h e n

8

Ma j

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a n a

r

D i r a c ?

N e w fi e l d s a r e r e q u i r e d t

g

i v e n e u t r i n

s

a m a s s . T w

m

a i n w a y s :

2 ) A Ma j

r

a n a m a s s . F

r

e x a m p l e : 1 ) D i r a c m a s s : a s f

r

t h e r e s t

f

f e r m i

n

s i n t h e S M

SLIDE 9

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

9

S c a l e

f

n e w p h y s i c s

e V k e V Me V G e V T e V G U T

L i g h t s t e r i l e n e u t r i n

s

Wa r m d a r k m a t t e r C

l

l i d e r s L e p t

g

e n e s i s N

n
S

t a n d a r d I n t e r a c t i

n

s + c h a r g e d l e p t

n

fl a v

r

v i

l

a t i

n

N e u t r i n

l

e s s d

u

b l e b e t a d e c a y B e t a d e c a y L e p t

g

e n e s i s T a u a n d m e s

n

d e c a y s N

n
S

t a n d a r d I n t e r a c t i

n

s

SLIDE 10

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

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1

Me s

n

d e c a y s a n d h e a v y n e u t r i n

s

A t r e , H a n , P a s c

l

i , Z h a n g , 9 1 . 3 5 8 9

L i f e t i m e

f

M

1

F

r

i n s t a n c e ,

SLIDE 11

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

1

L e p t

n

fl a v

r

v i

l

a t i

n

H e a v y n e u t r i n

e

x c h a n g e c a n e n h a n c e t h e r a t e f

r

l e p t

n

fl a v

r

v i

l

a t i n g p r

c

e s s e s :

SLIDE 12

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

2

N e u t r i n

l

e s s d

u

b l e b e t a d e c a y

F i g u r e s f r

m

R . S a a k y a n ' s t a l k a t N u P h y s 2 1 4 D e p e n d s

n

t h e N e w P h y s i c s m

d

e l D e p e n d s

n

t h e n u c l e u s

SLIDE 13

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

3

S y n e r g y b e t w e e n e x p e r i m e n t s

( S e e a l s

Mi

n a k a t a , N u n

k

a w a , Q u i r

g

a , 1 4 2 . 6 1 4 , a n d D

d

e l s

n

, L y k k e n , 1 4 3 . 5 1 7 3 )

P l a n c k c

l

l . , 1 5 2 . 1 5 8 9 P l a n c k T T + l

w

P + B A O : K a m l a n d

Z

e n c

l

l . , 1 6 5 . 2 8 8 9 N e u t r i n

l

e s s e ff e c t i v e m a s s :

SLIDE 14

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

4

S y n e r g y b e t w e e n e x p e r i m e n t s

F i g u r e t a k e n f r

m

G i u n t i ' s t a l k a t N u P h y s 2 1 4 ( s e e a l s

G

i u n t i a n d Z a v a n i n , 1 5 5 . 9 7 8 )

?

SLIDE 15

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

5

H i n t s f

r

C P v i

l

a t i

n

?

T h e c

m

b i n a t i

n
f

c u r r e n t l

n

g

b

a s e l i n e a n d r e a c t

r

d a t a c u r r e n t l y p r

v

i d e s a h i n t f

r

C P v i

l

a t i

n

:

F i r s t N O v A r e s u l t s , 1 6 1 . 5 2 2 ( F

r

T 2 K r e s u l t s s e e 1 3 1 1 . 4 7 5 a n d 1 5 2 . 1 5 5 )

SLIDE 16

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

6

F l a v

r

p u z z l e : w h y p r e c i s i

n

?

B a l l e t t , K i n g , L u h n , P a s c

l

i , S c h m i d t , 1 4 1 . 7 5 7 3 [ h e p

p

h ] ( s e e a l s

,

e . g . , G i r a r d i e t a l , 1 4 1 . 8 5 6 a n d 1 5 4 . 6 5 8 , Me l

n

i , 1 3 8 . 4 5 7 8 )

SLIDE 17

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

7

F l a v

r

p u z z l e : w h y p r e c i s i

n

?

T 2 K + N O v A F u t u r e f a c i l i t i e s C K M p r e c i s i

n

S e e e . g . C

l
m

a , D

n

i n i , F e r n a n d e z

Ma

r t i n e z , H e r n a n d e z , 1 2 3 . 5 6 5 1 ; C

l
m

a , H u b e r , K

p

p , Wi n t e r , 1 2 9 . 5 9 7 3

SLIDE 18

P . C

l
m

a

N

e u t r i n

p

h e n

1

8

S

m

e t h

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g h t s t

w

r a p u p . . .

T

h e n e u t r i n

p

i c t u r e i s s t i l l f a r f r

m

b e i n g c

m

p l e t e

N

e u t r i n

p

h y s i c s i s e n t e r i n g t h e p r e c i s i

n

E r a

N

e u t r i n

s

p r

v

i d e a n e x c e l l e n t

p

p

r

t u n i t y t

t

e s t t h e fl a v

r

p a t t e r n i n t h e S t a n d a r d Mo d e l

C

r

s

s c h e c k s b e t w e e n d i ff e r e n t d a t a s e t s m a y b e c r u c i a l t

d

i s e n t a n g l e n e u t r i n

p

r

p