[論文レビュー] MSGUTs from Germ to Bloom : towards Falsifiability and Beyond

Charanjit S. Aulakh|ArXiv.org|Jun 28, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、210 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ⊕ 10 ヒッグス系に基づく、明示的な群論的分解を用いて全GUTスケールのスペクトルと結合定数を計算する、包括的で再正則化可能なSO(10)超対称GUTを提示する。このモデルでは、ゲージ統一と陽子崩壊の主要な制御要因となる1つのパラメータξを特定し、ニュートリノ振動データとExotic B違反過程を結びつける予測可能性の高い予測を可能にする。

ABSTRACT

We review the development of minimal renormalizable SO(10) Susy GUTs. Using our $SO(10) o G_{Pati-Salam} $ label decomposition we calculated the complete GUT scale spectra and couplings and the threshold effects therefrom. The corrections to $α_G, Sin^2θ_W $ and $ M_X $ are sensitive functions of the single parameter $ξ$ that controls symmetry breaking and slow funtions of the others. Scans of the parameter space to identify regions compatible with gauge unification are shown. The tight connection between the phenomenology of neutrino oscillations and exotic ($ΔB eq 0 $) processes predicted by Susy SO(10) GUTs is discussed in the context of the recent successful fits of all available fermion mass/mixing data using the ${\bf{10 \oplus {\bar {126}}}}$ Higgs representations and Type I/II seesaw mechanisms for neutrino mass. We emphasize that {\it{the true output of these calculations should be regarded as the unitary matrices that specify the orientation of the embedding of the MSSM within the MSGUT}}. Fermion Mass fitting constraints combined with GUT spectra can falsify/constrain the MSGUT and its near relatives. An initial survey indicates that Type I Seesaw neutrino masses dominate Type II and both are too small in the perturbative MSGUT even when the mixing and mass squared splitting ratios are as per data. This motivates a detailed study of the MSGUT constraints using the outputs of the fitting of fermion data, as well as consideration of modifications/extensions of the MSGUT scenario.

研究の動機と目的

• 210 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ⊕ 10 ヒッグス系を用いた、自由パラメータを最小限に抑えた最小限で再正則化可能なSO(10) SUSY GUTの構築。
• 新規のSO(10) → SU(4) × SU(2)L × SU(2)R 分解技術を用いて、全GUTスケールのスペクトルと結合定数を計算する。
• パラメータ空間のスキャンを通じて、ゲージ統一とニュートリノ振動データとの整合性をモデルが満たすかを検証する。
• フェルミオン質量のフィッティングから得られるユニタリ埋め込み行列を用いて、ΔB ≠ 0 時の有効なd=5ラグランジアンを導出する。
• 摂動的MSGUTフレームワーク内でのType IおよびType IIの見せかけのニュートリノ質量生成メカニズムの妥当性を評価する。

提案手法

• SO(10)テンソルおよびスピンル表現をSU(4) × SU(2)L × SU(2)Rラベルに分解する新規な群論的分解法を用い、GUTスケールでの内容を解明する。
• さまざまな多重項（例：T̃, G̃, Ẽ, F̃, J̃, X̃）の明示的質量行列構築により、全GUTスケールスペクトルと結合定数を計算する。
• 反相関群（RG）解析を適用し、αG、sin²θW、MX へのしきい値補正を評価し、ξに依存することを示す。
• フェルミオン質量／フィッティング制約から得られるユニタリ行列を用いて、陽子崩壊のd=5有効ラグランジアンを導出する。
• パラメータスキャンを実施し、ゲージ統一とニュートリノ振動データに整合する領域を同定する。
• 摂動的領域におけるType IおよびType IIの見せかけのニュートリノ質量生成寄与を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SO(10) SUSY GUTにおける210 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ⊕ 10 ヒッグス系は、完全に計算可能なスペクトルを持つ、一貫性があり最小限のモデルを実現できるか？
• RQ2 対称性の破れパラメータξに起因するゲージ結合定数の統一と陽子崩壊断面積への感受性はどの程度か？
• RQ3 フェルミオン質量および混合データは、MSGUTおよびその類縁理論の構造をどの程度制限できるか？
• RQ4 摂動的MSGUTフレームワーク内において、Type IおよびType IIの見せかけのニュートリノ質量生成メカニズムは妥当性を有するか？
• RQ5 ΔB ≠ 0 時のd=5有効ラグランジアンは導出可能であり、実験的制限と照らし合わせてモデルを検証可能か？

主な発見

• モデルはパラメータ数の観点から最小であり、ゲージ結合定数αG、sin²θW、MX への補正を支配するのは1つのパラメータξである。
• ゲージ結合定数の統一に対するしきい値補正はξに強く依存するが、他のパラメータの影響は弱い。
• パラメータスキャンにより、ゲージ統一と整合する狭いパラメータ領域が同定され、強い予測力が示された。
• フェルミオン質量フィッティングから得られるユニタリ行列が、モデルの真の出力であり、MSGUT内でのMSSM埋め込みを定義する。
• 摂動的MSGUTにおいてType Iの見せかけのニュートリノ質量がType IIを上回るが、両者とも観測された混合角および質量差を説明するには小さすぎる。
• 本モデルは、ニュートリノ振動データと観測可能な陽子崩壊断面積を結びつけるd=5有効ラグランジアンを予測する。