neutrini di Dirac – ScienceBlog

Massa di Dirac del neutrino naturalmente piccola e materia oscura $B-L$

Un nuovo studio esplora un’estensione del Modello Standard che affronta la massa dei neutrini e la materia oscura. Nell’estensione gauged ${B-L}$ convenzionale, la carica $B-L$ dello scalare singoletto $\chi$, responsabile della rottura della simmetria $U(1)_{B-L}$, è considerata pari a 2, in modo da poter ancorare il seesaw di tipo I dando masse di Majorana ai neutrini destrorsi, $\nu_R$.

Questo studio, invece, considera i casi $\chi \sim 3$ o 4 sotto $B-L$, in modo che $\nu_R$ possa non acquisire alcuna massa di Majorana e i neutrini siano fermioni di Dirac. Viene poi considerato un fermione tipo-vettore $S$ con 2 unità di carica $B-L$, che diventa un buon candidato per la materia oscura, sia Dirac per $\chi \sim 3$ che Majorana per $\chi \sim 4$.

In entrambi i casi, la rottura spontanea di $B-L$ può indurre una forte transizione di fase del primo ordine, producendo onde gravitazionali stocastiche (GW) che possono essere testate negli esperimenti GW. Inoltre, la presenza di $\nu_R$ leggeri dà origine a un contributo aggiuntivo al numero effettivo di gradi di libertà relativistici, $\Delta{N}_{\rm eff}$, fornendo vincoli complementari dalle attuali e imminenti osservazioni CMB.

Paper: ArXiv.org

Nuovi sviluppi nella fisica dei neutrini e della materia oscura

Un recente studio, pubblicato su arXiv come arXiv:2601.05926v1, esplora un’interessante estensione del Modello Standard che tenta di spiegare la piccola massa dei neutrini di Dirac e la natura della materia oscura. L’articolo propone una modifica al modello $B-L$ (Baryon number – Lepton number), un’estensione del Modello Standard che introduce una nuova simmetria e particelle aggiuntive.

Nel modello $B-L$ convenzionale, il campo scalare di singoletto $\chi$ che rompe la simmetria $U(1)_{B-L}$ ha carica $B-L$ pari a 2. Questo permette di generare masse di Majorana per i neutrini destrorsi $\nu_R$ attraverso il meccanismo del seesaw di tipo I. Tuttavia, questo nuovo studio considera i casi in cui la carica $B-L$ di $\chi$ è 3 o 4. In questi scenari, i neutrini destrorsi non acquisiscono masse di Majorana, rimanendo fermioni di Dirac.

Gli autori introducono un fermione vettoriale $S$ con carica $B-L$ pari a 2, proponendolo come un potenziale candidato per la materia oscura, di tipo Dirac (se $\chi \sim 3$) o Majorana (se $\chi \sim 4$). La rottura spontanea della simmetria $B-L$ può innescare una transizione di fase del primo ordine, generando onde gravitazionali stocastiche, che potrebbero essere rilevabili in futuri esperimenti. La presenza di $\nu_R$ leggeri fornisce inoltre un contributo al numero effettivo di gradi di libertà relativistici, $\Delta{N}_{\rm eff}$, offrendo vincoli aggiuntivi dalle osservazioni CMB correnti e future. Questo modello offre un quadro interessante per la fisica oltre il Modello Standard, collegando la massa dei neutrini, la materia oscura e le onde gravitazionali.

Paper: ArXiv.org