[論文レビュー] Discrete symmetries from hidden sectors

Pascal Anastasopoulos, Robert Richter+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2015

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 51被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、以前のストリングコンpact化における離散的対称性の研究を拡張し、全的に整合的なゲーナー折り畳みモデルにおける可視領域および隠れ領域の両方のU(1)ゲージ因子の線形結合から生じるアーベル離散的対称性を許容することで、その研究を発展させている。対称性を分析する前に、まずトゥーリングキャンセリング隠れ領域を特定するという順序の入れ替えにより、素粒子物理学的に関連のある離散的対称性—特に物質パリティとバリオン三重性—を発見する確率を顕著に向上させた。この方法により、MSSMに類似したゲーナーモデルにおいて、このような対称性が複数の例で実現されていることが示された。

ABSTRACT

We study the presence of abelian discrete symmetries in globally consistent orientifold compactifications based on rational conformal field theory. We extend previous work [1] by allowing the discrete symmetries to be a linear combination of U(1) gauge factors of the visible as well as the hidden sector. This more general ansatz significantly increases the probability of finding a discrete symmetry in the low energy effective action. Applied to globally consistent MSSM-like Gepner constructions we find multiple models that allow for matter parity or Baryon triality.

研究の動機と目的

• 可視領域のU(1)因子にのみ依存する従来のモデルでは離散的アーベル対称性が得られにくいという問題を克服すること。
• 離散的対称性を定義する線形結合に隠れ領域のU(1)ゲージ因子を含めることで、素粒子物理学的に関連のある対称性が実現される可能性が高まるかどうかを調査すること。
• 次世代MSSMに類似したゲーナーモデルにおいて、次元5のヒッグス型のプロトン崩壊を禁止する離散的対称性—特に物質パリティとバリオン三重性—を実現する全的に整合的なゲーナーモデルを同定すること。
• 低エネルギーで未破Symmetryのままである可能性がある混合可視領域-隠れ領域U(1)対称性が、プロトンの安定化と結合定数の制約に寄与する可能性があるかどうかを検討すること。
• 5028個のトゥーリングキャンセリングゲーナーモデルのサンプルにおけるこのような対称性の統計的頻度を評価し、それらがストリングのランドスケープに与える影響を検討すること。

提案手法

• 計算の順序を逆転：離散的対称性を分析する前に、まずトゥーリングキャンセリング隠れ領域を特定することで、可視領域および隠れ領域の両方のU(1)因子を含めることが可能になる。
• グリーン＝シュバイザー機構を適用して、異常なU(1)ゲージ対称性を同定し、それが質量を持つようになり、低エネルギー有効理論にグローバルな離散的対称性が残ることを示す。
• 可視領域および隠れ領域の両方のU(1)電荷の線形結合を構築し、すべてのDインスタントン配置と可換である候補となる離散的対称性Z_Nを定義する。
• 離散的ゲージ異常キャンセリング制約を課して、提案されたZ_N対称性の整合性を保証する。
• ADKSクラス7506およびマドリードのハイパーチャージ埋め込みに基づく、5028個の全的に整合的かつトゥーリングキャンセリングのゲーナーモデルを体系的にスキャンする。
• 候補となる離散的対称性の下でのすべての場の電荷割り当てを分析し、どの結合項が禁止されるかを特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 隠れ領域のU(1)因子を対称性の組み合わせに含めることで、全的に整合的なゲーナー折り畳みコンパクト化において、物質パリティやバリオン三重性といった離散的対称性が実現可能かどうか。
• RQ2 可視領域のU(1)に限定されたモデルと比較して、隠れ領域のU(1)因子を含めることで、低エネルギー有効理論における離散的対称性が得られる確率がどのように変化するか。
• RQ3 未破れのまま低エネルギーで残る可能性がある混合可視領域-隠れ領域U(1)対称性が、プロトンの安定化に有効なメカニズムを提供できるかどうか。
• RQ4 大規模な一貫したゲーナーモデルのサンプルにおいて、異常キャンセリングと整合するZ_2およびZ_3対称性の統計的頻度はどの程度か。
• RQ5 現在のサンプルにおいてプロトンヘキサリティ（同時に物質パリティとバリオン三重性）が観測されないことは、10～1000の抑制因子によるものか、それともサンプルサイズが限定されているためか。

主な発見

• 可視領域および隠れ領域の両方のU(1)ゲージ因子の線形結合を許容することで、低エネルギー有効理論におけるアーベル離散的対称性の発見確率が顕著に向上する。
• 5028体の全的に整合的なMSSMに類似したゲーナーモデルのうち、複数のモデルが物質パリティ（Z_2）を実現しており、いくつかのモデルがバリオン三重性（Z_3）を示しているが、同時に両方を実現するモデルは存在しない。
• 可能なZ_6の選択肢の中で、Z_6対称性の1つの実現例としてL^2_6 R_6が同定された。
• 離散的対称性を持つモデルの85％では、対称性が可視領域に対して非自明に作用しており、結果として次元5のプロトン崩壊を引き起こす不必要な結合項が禁止されている。
• すべての離散的ゲージ異常キャンセリングと整合するZ_2およびZ_3離散的対称性が実現されていることが確認されたため、モデル空間全体にわたりこうした対称性が広く実現されていることが示唆された。
• 今回のサンプルにおける望ましい対称性、特にプロトンヘキサリティの欠如を踏まえると、抑制要因は10～1000の範囲にあると考えられるが、これは探索空間が拡大されたにもかかわらず観測されなかったことから導かれる。