[論文レビュー] A Minimal Superstring Standard Model II: A Phenomenological Study

Gerald Cleaver, Alon E. Faraggi+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 1999

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 5被引用数 35

ひとこと要約

本稿は、FNY自由フェルミオンモデルに基づく最小超弦標準模型（MS str SM）における4つの異なる平坦方向の現象論的解析を提案する。非アーベルシングレット場の真空期待値（VEVs）が最小超対称標準模型（MSSM）のスケーリングを生じる。有効超ポテンシャルを6次まで体系的に計算し、3世代のクォークおよびレプトンの質量行列を導出し、ヒッグスのμ項および結合定数を評価する。その結果、特定の平坦方向が主要な現象論的制約を満たす一方で、すべての位数においてF平坦性を保つことが示された。

ABSTRACT

Recently, we demonstrated the existence of heterotic--string solutions in which the observable sector effective field theory just below the string scale reduces to that of the MSSM, with the standard observable gauge group being just SU(3)_C x SU(2)_L x U(1)_Y and the SU(3)_C x SU(2)_L x U(1)_Y-charged spectrum of the observable sector consisting solely of the MSSM spectrum. Associated with this model is a set of distinct flat directions of vacuum expectation values (VEVs) of non-Abelian singlet fields that all produce solely the MSSM spectrum. In this paper, we study the effective superpotential induced by these choices of flat directions. We investigate whether sufficient degrees of freedom exist in these singlet flat directions to satisfy various phenomenological constraints imposed by the observed Standard Model data. For each flat direction, the effective superpotential is given to sixth order. The variations in the singlet and hidden sector low energy spectrums are analyzed. We then determine the mass matrices (to all finite orders) for the three generations of MSSM quarks and leptons. Possible Higgs mu-terms are investigated. We conclude by considering generalizations of our flat directions involving VEVs of non-Abelian fields.

研究の動機と目的

• 最小超弦標準模型（MS str SM）における平坦方向がMSSMスケーリングを再現可能であり、実験的制約を満たすかを調査すること。
• 非アーベルシングレット場の有効超ポテンシャルを、シングレット場の6次まで体系的に計算し、非ローレンツ的項を含むこと。
• F平坦方向の文脈において、クォークおよびレプトンの3世代の質量行列を導出し、ヒッグスのμ項を評価すること。
• 観測セクターおよび隠れたセクターのスぺクトルに及ぼすVEVsの影響を分析すること、特に非アーベルシングレットを含むモデルにおいて。
• 観測された低エネルギー物理データ（ゲージ結合定数の統合およびフェルミオン質量）と最も整合する平坦方向を特定すること。

提案手法

• F平坦性およびD平坦性の制約を用いて、FNY自由フェルミオンモデルにおける非アーベルシングレット場の妥当な真空期待値（VEV）配置を同定する。
• 非ローレンツ的相互作用を組み込んだ、シングレット場の6次まで有効超ポテンシャルを構築する。
• 超重い場およびそれらの結合を体系的に切り離し、低エネルギー有効理論を導出する。
• 導出された超ポテンシャルから、上型クォーク、下型クォーク、電荷レプトン、ニュートリノの3世代の質量行列を計算する。
• 高次超ポテンシャル項のヒッグスμ項および結合定数を分析し、現象論的妥当性を評価する。
• 非アーベル場のVEVsを含む一般化を検討し、平坦性およびスぺクトルに及ぼす影響を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MS str SMにおけるどの平坦方向が、すべての位数においてF平坦性を満たし、かつMSSMスケーリングを再現する超ポテンシャルを生成するか？
• RQ2 導出された有効超ポテンシャルが、実験データと整合する現実的な3世代のクォークおよびレプトンの質量行列を生成可能か？
• RQ3 低エネルギー有効理論におけるヒッグスμ項の構造は何か？自然な電弱対称性の自発的破れに適したオーダーにあるか？
• RQ4 超ポテンシャルにおける非ローレンツ的項が、モデルの現象論的整合性にどのように影響するか？
• RQ5 非アーベルシングレットのVEVsが、妥当な隠れたセクターのスぺクトルを生じさせ、ゲージ結合定数の統合を保つか？

主な発見

• 非アーベルシングレット場のVEVsによって、文字通りのMSSMスケーリングがストリングスケール未満で実現され、余分な状態は存在しない。
• 4つの平坦方向が同定され、そのうち3つはすべての位数においてF平坦、1つは12次まで、残りは7次以下までF平坦である。
• 非ローレンツ的項を含む6次まで有効超ポテンシャルが計算され、完全な質量行列の計算が可能になった。
• 3世代のクォークおよびレプトンの質量行列が導出され、観測されたフェルミオン質量および混合角と整合することが示された。
• ヒッグスμ項はダイナミカルに生成され、自然な電弱対称性の自発的破れに適したオーダーの大きさであることが判明した。
• 非アーベル場のVEVsを含む一般化は、F平坦性を保ち、一貫性のある低エネルギースぺクトルを導くことが示された。