[論文レビュー] Mirage gauge coupling unification

Luis E. Ibáñez|arXiv (Cornell University)|May 14, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、モジュライ依存の補正が効果的スケール $ M_X = \sqrt{\alpha} M_{\text{Planck}} M_c / M_{\text{string}} $ まで対数的ランニングを模倣する、タイプIIBオルセフォイドコンパクト化におけるゲージ結合定数の統一のメカニズムを提案している。このスケールはストリングスケールよりも高い。この効果は、モジュライ依存のフェイシュ・イリアポウロス項を有する異常U(1)'の存在によって生じ、$ M_X $ に新しい物理学がなくても「ミラージュ統一」を可能にする。これはMSSMの文脈における早期統一のストリング理論的実現である。

ABSTRACT

We use compact D=4, N=1, Type IIB orientifolds as a testing ground for recent ideas about precocious gauge coupling unification and a low energy string scale. We find that certain such orientifolds have the interesting property that gauge couplings receive moduli-dependent corrections which mimic the effect of field theoretical logarithmic running. The effective cut-off scale for the logarithmic correction is not $M_{string}$ but rather $M_X=\sqrtαM_{Planck}M_c/M_{string}$, where $M_c$ is the compactification scale. Thus there is just normal logarithmic running up to $M_{string}$ and extra moduli dependent corrections which behave as if there was further running to a higher virtual scale $M_X$. In this mechanism a prominent role is played by anomalous U(1)'s with moduli dependent Fayet-Iliopoulos terms. A vanishing FI-term fixes the modulus dependence of the corrected gauge coupling. We discuss possible ways to implement this mechanism in the context of a simple extension of the MSSM.

研究の動機と目的

• ストリングコンパクト化において、ストリングスケールよりも高いスケールでゲージ結合定数の統一が起こり得るかどうかを調査すること。
• タイプIIBオルセフォイドにおけるモジュライ依存補正が、どのように場の理論的対数的ランニングを模倣するかを調査すること。
• モジュライ依存のフェイシュ・イリアポウロス項を有する異常U(1)ゲージ対称性が、有効な統一を生成する役割を特定すること。
• このミラージュ統一メカニズムを実現する、MSSMの妥当な拡張を構築すること。
• 有効統一スケール $ M_X $ がストリングスケールではなく、モジュライとコンパクト化パラメータによって決定されるより高い仮想スケールであることを示すこと。

提案手法

• D=4、N=1タイプIIBオルセフォイドを、ゲージ結合定数補正を研究するためのフレームワークとして用いる。
• 異常U(1)ゲージ対称性にモジュライ依存のフェイシュ・イリアポウロス（FI）項を組み込み、有効ランニングを生成する。
• モジュライの関数としての有効ゲージ結合定数補正を導出する。これは対数的ランニングを模倣する。
• 有効統一スケール $ M_X = \sqrt{\alpha} M_{\text{Planck}} M_c / M_{\text{string}} $ を特定する。ここで $ M_c $ はコンパクト化スケールである。
• FI項が消える条件を分析し、モジュライ依存性を固定し、統一スケールを安定化させる。
• 機構をテストするため、MSSMの簡単な拡張に埋め込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ストリングコンパクト化において、ストリングスケールよりも高いスケールでゲージ結合定数の統一が起こり得るか？
• RQ2 タイプIIBオルセフォイドにおけるモジュライ依存補正が、ゲージ結合定数のランニングにどのように影響するか？
• RQ3 モジュライ依存のFI項を有する異常U(1)ゲージ対称性が、有効な統一を生成する役割を果たすか？
• RQ4 $ M_X $ に新しい物理学を導入せずに、有効統一スケール $ M_X $ がストリングスケールよりも高くなるか？
• RQ5 このメカニズムは、拡張されたMSSMフレームワークに一貫して埋め込めるか？

主な発見

• 有効統一スケール $ M_X = \sqrt{\alpha} M_{\text{Planck}} M_c / M_{\text{string}} $ はストリングスケールよりも高く、これにより「ミラージュ統一」が可能になる。
• $ M_X $ に新しい状態が存在しないにもかかわらず、モジュライ依存補正が、場の理論的対数的ランニングを模倣する。
• モジュライ依存のFI項を有する異常U(1)ゲージ対称性は、有効ランニング行動を生成するために不可欠である。
• FI項が消える条件により、モジュライ依存性が固定され、統一スケールが安定化し、一貫性が保証される。
• このメカニズムにより、$ M_X $ に新しい物理学を必要とせず、MSSMの文脈でのゲージ結合定数の統一が可能となり、物性論的妥当性を有する。
• このモデルは、ストリング理論的設定において早期統一を実現し、ミラージュ統一のアイデアの具体的なUV完備化を提供する。