[論文レビュー] Dark Matter in Lepto-Baryonic Left-Right Theories

Sudhanwa Patra|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2015

Computational Physics and Python Applications被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、レプトン数およびバリオン数の対称性を局所的とする、レプトバリオン的左対称ゲージ理論を提案し、フェルミオン三重項の電荷なし成分から生じる実現可能なダークマター候補を特定する。ゲージ異常キャンセレーションは、これらの状態を必要とし、理論がヒッグス機構を介して標準模型に崩壊する際に、自然にダークマターとして現れる。

ABSTRACT

A Lepto-Baryonic Left-Right symmetric theory is considered where leptons and baryons are local gauge symmetries. These theories are generally anomalous and the possible gauge anomaly free solutions for these theories are presented here. This paper also shows different ways in which Lepto-Baryonic Left-Right theories are broken down to Standard Model gauge group which further breaks down to low energy by SM Higgs boson. It is found that the neutral component of fermion triplets can be a viable dark matter candidate originally introduced for gauge anomaly cancellation. The other dark matter possibilities within this Lepto-Baryonic Left-Right symmetric theories are also presented.

研究の動機と目的

• レプトンおよびバリオンの局所的対称性を有するゲージ不変なレプトバリオン的左対称理論を構築すること。
• このような理論におけるゲージ異常を、一貫した異常フリーな解を同定することで解消すること。
• 左対称ゲージ群から標準模型ゲージ群への対称性の破れの様式を調査すること。
• モデル内での実現可能なダークマター候補を特定すること、特に中性フェルミオン三重項成分に注目すること。

提案手法

• レプトンおよびバリオン数の局所的ゲージ対称性を有する非アーベルゲージ理論を定式化すること。
• U(1)および非アーベルゲージ群のための異常キャンセレーション条件を用いてゲージ異常を分析すること。
• ヒッグス機構を介して左対称ゲージ群から標準模型群への対称性の破れの経路を構築すること。
• 三重項表現からの中性フェルミオン状態を、潜在的なダークマター候補として同定すること。
• 量子数および結合定数を検討することで、これらの状態がダークマターとして実現可能かどうかを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所的レプトン数およびバリオン数対称性を有するレプトバリオン的左対称理論において、どのような異常フリーな構成が存在するか？
• RQ2 ヒッグス機構を介して左対称ゲージ対称性がどのように標準模型ゲージ群へと破れるか？
• RQ3 ゲージ異常キャンセレーションのおかげで、フェルミオン三重項の電荷なし成分が実現可能なダークマター候補として機能できるか？
• RQ4 中性三重項以外の、この理論的枠組み内で生じる他のダークマター候補は何か？

主な発見

• 中性フェルミオン三重項成分は、ゲージ異常キャンセレーションに起因して実現可能なダークマター候補として出現する。
• 理論における異常フリーな解は、特にダークマター候補を含む特定のフェルミオン表現を要請する。
• 理論は、左対称群から標準模型群への対称性の破れの複数の経路を許容する。
• ダークマター候補はその量子数のおかげで安定であり、ゲージ相互作用を通じて崩壊しない。
• 他のダークマター候補もモデル内に存在するが、中性三重項は特に自然な候補として際立つ。
• 追加のグローバル対称性を導入することなく、ゲージ構造および異常キャンセレーションに依存してダークマターを実現する。