[論文レビュー] D-brane Standard Model

Ignatios Antoniadis, Elias Kiritsis+1 more|Nov 29, 2001

Adaptive optics and wavefront sensing被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、タイプIストリング理論における標準模型の非超対称的Dブレーン実現を提案する。SU(3)およびSU(2)ゲージ群は別々のDブレーンスタックから生じ、ハイパーチャージは異常キャンセレーションを介して埋め込まれる。ストリングスケール6–8 TeVで正しい弱い混合角が予測され、バリオン数保存によって陽子安定性が保証され、TeVスケールの質量を持つU(1)ゲージボソンが新たな短距離力の媒介を担う。

ABSTRACT

The minimal embedding of the Standard Model in type I string theory is described. The SU(3) color and SU(2) weak interactions arise from two different collections of branes. The correct prediction of the weak angle is obtained for a string scale of 6-8 TeV. Two Higgs doublets are necessary and proton stability is guaranteed. It predicts two massive vector bosons with masses at the TeV scale, as well as a new superweak interaction.

研究の動機と目的

• Dブレーンを用いて、タイプIストリング理論における現実的で非超対称な標準模型の埋め込みを構築すること。
• ゲージカップリングの統一を必要とせず、観測された弱い混合角 sin²θW を説明すること。
• 摂動的に正確なグローバルバリオン数対称性によって陽子安定性を保証すること。
• 2つのヒッグスダブルレットの起源を特定し、フェルミオン質量生成におけるその役割を明らかにすること。
• 追加のDブレーンから生じる異常U(1)ゲージボソンの物性的結果を調査すること。

提案手法

• U(3)が色を、U(2)が弱いアイソスピンを、別個のDブレーンから生じるU(1)がゲージ化されたバリオン数を表す3つの異なるDブレーンスタックを用いて、SMゲージ群SU(3)×SU(2)×U(1)を実現する。
• U(3)およびU(2)のU(1)因子をそれぞれゲージ化されたバリオン数および弱ダブルット数に対応付ける。
• グリーン＝シュヴァーツ機構を用いてU(1)ゲージ群の異常をキャンセルし、対応するゲージボソンにストリングスケールで質量を与える。
• 3つのU(1)電荷の線形結合を用いてハイパーチャージを埋め込み、正規化を調整して sin²θW ≈ 0.23 を再現する。
• すべてのクォークおよびレプトンの質量を生成するために2つのヒッグスダブルレットを要請し、バリオン数を保存する。
• 異常U(1)ゲージボソンのカップリングおよび質量を分析し、TeVスケールの質量を持つ場合、新たな短距離力が媒介可能であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非超対称的Dブレーンモデルにおいて、弱い混合角が自然に予測可能か？
• RQ2 低ストリングスケールを持つ非超対称的ストリング理論的モデルで、陽子安定性はどのように保たれるか？
• RQ3 フェルミオン質量がヤコビ付きカップリングによって生成されるDブレーン構成において、2つのヒッグスダブルレットの役割は何か？
• RQ4 追加のDブレーンから生じる異常U(1)ゲージボソンの物性的シグネチャは何か？
• RQ5 異なるDブレーンスタックが異なるゲージカップリングを持つ場合、統一を必要とせず強い力と弱い力のカップリングを説明可能か？

主な発見

• ストリングスケール6–8 TeVでモデルは sin²θW ≈ 0.23 を予測し、ゲージカップリングの統一を必要とせず観測値と一致する。
• 陽子安定性は、異常U(1)ゲージ対称性の残渣として生じる摂動的に正確なグローバルバリオン数対称性によって保証される。
• すべてのクォークおよびレプトンの質量を生成するためには2つのヒッグスダブルレットが必要であり、両方とも真空期待値をとる。
• 異常U(1)ゲージボソンはストリングスケール（6–8 TeV）のオーダーの質量を獲得し、軽ければ約40 μmの範囲を持つ新たな短距離力、重ければTeVスケールの質量をとる。
• モデルは2つのTeVスケールの質量を持つベクトルボソンを予測し、これは異常U(1)ゲージ群から生じ、電荷割り当てと異常によってカップリングが固定される。
• インスタントン効果は、ヒッグスの線形結合に関連するペチェイ＝クイン型グローバル対称性を明示的に破壊し、質量ゼロのゴルドストーン粒子を回避する。