[論文レビュー] A Road to the Standard Grand Unified Theory

Nobuhiro Maekawa|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、ダブルット・トリプレット分裂をディマウポロス＝ウィルツェック機構によって実現する自然なSO(10)大統一理論(GUT)フレームワークを提案する。これにより、ビマキシマルなニュートリノ混合を有する現実的なクォークおよびレプトンの質量行列が得られる。すべての対称性に許された相互作用を含め、固定されたU(1)_A荷重割り当てにより、GUTスケールおよび超重い粒子の質量を含むすべての質量スケールが一意に決定され、E_6拡張においてもフレーバー変換中性荷重子の自己抑制が自動的に実現される。

ABSTRACT

In this talk, we propose a GUT scenario in which doublet-triplet splitting is naturally realized in SO(10) unification using the Dimopoulos-Wilczek mechanism and the realistic mass matrices of quarks and leptons are obtained in a simple way. For the neutrino sector, bi-maximal neutrino mixing angles are realized. Moreover, the generic interaction is allowed, namely, all the terms which are allowed by the symmetry are included in the scenario. Therefore, once we fix the integer number charges of the anomalous U(1)_A symmetry, which plays an essential role in the scenario, all the scales, GUT breaking scale, mass scales of superheavy particles, are determined. The scenario can be extended into E_6 unification, in which a condition for suppression of flavor changing neutral current (FCNC) is automatically satisfied.

研究の動機と目的

• SO(10)における自然な大統一理論を構築し、ダブルット・トリプレット分裂を自然に実現すること。
• ビマキシマルなニュートリノ混合角を持つ現実的なクォークおよびレプトンの質量行列を達成すること。
• 異常なU(1)_A対称性の整数荷割り当てにより、すべての質量スケールを一意に決定すること。
• E_6統一にモデルを拡張し、同時にフレーバー変換中性荷重子を自動的に抑制すること。
• すべての対称性に許された相互作用を含めることで、予測可能で構造的に最小限のモデルを実現すること。

提案手法

• SO(10) GUTにおいて、ダブルット・トリプレット分裂を動的に実現するため、ディマウポロス＝ウィルツェック機構を用いる。
• 固定された整数荷を有するU(1)_A対称性を用いて、真空期待値を制約し、すべての質量スケールを固定する。
• ラグランジアンにすべての対称性に許された項を含めることで、一般性と予測可能性を保証するフレームワークを構築する。
• 観測されたフェルミオン質量および混合パターンを再現できるクォークおよびレプトンの質量行列を構築する。
• E_6統一にモデルを拡張し、同じU(1)_A構造が自動的にFCNCを抑制することを示す。
• GUTスケールおよび超重い粒子の質量を、U(1)_A荷重割り当ての直接的結果として導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SO(10) GUTにおいて、微調整を必要とせず、自然にダブルット・トリプレット分裂を実現する方法は何か？
• RQ2 どのようにして、ビマキシマルなニュートリノ混合角を持つ現実的なクォークおよびレプトンの質量行列が得られるか？
• RQ3 異常なU(1)_A対称性の整数荷は、モデル内のすべての質量スケールをどのように決定するか？
• RQ4 すべての対称性に許された相互作用を含めることで、予測可能で一貫性のあるGUTフレームワークが得られるか？
• RQ5 モデルのE_6拡張は、自動的にフレーバー変換中性荷重子を抑制するか？

主な発見

• ダブルット・トリプレット分裂は、SO(10) GUTにおいてディマウポロス＝ウィルツェック機構によって自然に実現される。
• ビマキシマルなニュートリノ混合角を持つ現実的なクォークおよびレプトンの質量行列が得られる。
• GUTスケールおよび超重い粒子の質量を含む、すべての質量スケールが整数U(1)_A荷重割り当てによって一意に決定される。
• すべての対称性に許された相互作用を含めることで、U(1)_A荷重を除き自由パrameterのない完全に予測可能なモデルが得られる。
• E_6拡張において、フレーバー変換中性荷重子の抑制条件が自動的に満たされる。
• 対称性構造と固定されたU(1)_A荷重のおかげで、モデルの予測可能性と一貫性が保証される。