[論文レビュー] Fermion masses and proton decay in string-inspired SU(4)×SU(2)2×U(1)XSU(4)×SU(2)2×U(1)X

T. Dent, G.K. Leontaris+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、物質が基本表現および反対称テンソル表現に属する supersymmetric SU(4)×SU(2)₂×U(1)X モデルを提案し、上クォーク、ダウンクォーク、荷電レプトン、ニュートリノの Yukawa 行列に対して異なる Clebsch–Gordan 系数を用いることで、フェルミオン質量の階層構造と二重に大きなニュートリノ混合を生成する。モデルは、分数的 U(1)X 電荷を伴う Green–Schwarz メカニズムによって異常をキャンセルし、次元4および次元5のプロトン崩壊を効果的に抑制する。

ABSTRACT

We present a supersymmetric model of fermion masses with SU(4)×SU(2)2×U(1)XSU(4)×SU(2)2×U(1)X gauge group with matter in fundamental and antisymmetric tensor representations only. The up, down, charged lepton and neutrino Yukawa matrices are distinguished by different Clebsch–Gordan coefficients due to contracting over SU(4)SU(4) and SU(2)RSU(2)R indices. We obtain a hierarchical light neutrino mass spectrum with bi-large mixing. The condition that anomalies be cancelled by a Green–Schwarz mechanism leads to fractional U(1)XU(1)X charges which exclude B violation through dimension-4 and -5 operators.

研究の動機と目的

• SU(4)×SU(2)₂×U(1)X のゲージ対称性に基づく supersymmetric なグランド統一理論を、最小限の物質表現で構築すること。
• フェルミオン質量の階層的構造とニュートリノにおける二重に大きな混合パターンを説明すること。
• 分数的 U(1)X 電荷を伴う Green–Schwarz メカニズムにより異常をキャンセルすること。
• 次元4および次元5の B 数を破る項を除外することで、プロトン崩壊を抑制すること。

提案手法

• 物質場を SU(4)×SU(2)₂×U(1)X において基本表現および反対称テンソル表現に属させる。
• 上クォーク、ダウンクォーク、荷電レプトン、ニュートリノの Yukawa 行列を区別するため、SU(4) および SU(2)R のインデックスに対して異なる Clebsch–Gordan 系数を用いる。
• ゲージ異常をキャンセルするための Green–Schwarz メカニズムを導入し、これにより分数的 U(1)X 電荷が得られる。
• 得られた有効ラグランジアンを分析して、バリオン数を破る次元4および次元5の項が存在するかを評価する。
• ニュートリノ Yukawa 行列の構造から得られるニュートリノ質量スケーリングおよび混合角を評価する。
• 観測されたフェルミオン質量の階層およびニュートリノ振動データと整合することを確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SU(4)×SU(2)₂×U(1)X のゲージ対称性を持つ統一モデルは、どのようにフェルミオン質量の階層的構造を生成できるか？
• RQ2 このモデル内でのニュートリノ振動において観測された二重に大きな混合パターンは、何によって決定されるか？
• RQ3 このモデルにおける Green–Schwarz メカニズムは、プロトン崩壊を抑制する分数的 U(1)X 電荷を生じるか？
• RQ4 このフレームワークにおいて、次元4および次元5のバリオン数を破る項は除外可能か？
• RQ5 SU(4) および SU(2)R の Clebsch–Gordan 系数の違いは、Yukawa 行列にどのように影響を与えるか？

主な発見

• モデルは、ニュートリノ振動データと整合する階層的で軽いニュートリノ質量スペクトルを自然に生成する。
• ニュートリノセクターにおける二重に大きな混合は、ニュートリノ Yukawa 行列の構造と Clebsch–Gordan 系数の性質から自然に生じる。
• Green–Schwarz メカニズムによる異常キャンセリングは、分数的 U(1)X 電荷を生じさせ、これがプロトン崩壊の抑制に不可欠である。
• 分数的 U(1)X 電荷の存在により、次元4および次元5のバリオン数を破る項が除外され、結果としてプロトンが安定化される。
• モデルは基本表現および反対称テンソル表現のみを用いるため、スペクトルを最小限に抑えつつも物性論的妥当性を保つ。
• 上クォーク、ダウンクォーク、荷電レプトン、ニュートリノのそれぞれに対応する異なる Yukawa 行列は、SU(4) および SU(2)R インデックスにおけるグループ理論的縮約の違いによって決定される。