[論文レビュー] MSSM-like models on Z(8) toroidal orbifolds

Stefan Groot Nibbelink, Orestis Loukas|arXiv (Cornell University)|Aug 23, 2013

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 20被引用数 15

ひとこと要約

この論文は、5つの異なる $ζ_8$ ホロノミックなトーラスオルビフォールド（それぞれ異なるトーラス格子を持つ）上で、MSSMに類似した異常スレーター弦モデルの体系的探索を実施している。$SU(5)$ および $SO(10)$ ゲージシフトと離散的ウィルスン線を用いたスキャンにより、753体の妥当なモデルを同定し、$mathbb{Z}_{8\text{--II}}$ における $SO(9)\times SU(2)^2$ 格子が、1つの非ねじれ家族とベクトル型の余剰粒子を有さないモデルの割合が最も高く、トップクォークのユカワ結合階層問題を解決する有望な道筋を示している。

ABSTRACT

We extend the promising heterotic string searches for MSSM-like models to Z_8 orbifolds. There exist five inequivalent Z_8 toroidal orbifolds distinguished by two types of twists that act on five different torus lattices; one of which cannot be represented as a Lie-algebra root lattice. Contrary to previous investigations, we study the consequences of the different underlying orbifold torus lattices. Therefore, rather than focussing on one particular geometry, we perform systematic model searches on these five Z_8 orbifolds simultaneously, taking all possible inequivalent SU(5) and SO(10) gauge shifts as our starting point. We present cumulative Tables and Figures comparing the chiral SM and vector-like exotic spectra on these geometries.

研究の動機と目的

• 前例の研究を超えて、$mathbb{Z}_8$ オルビフォールドにおける異なる基本的トーラス格子の影響を体系的に分析することで、MSSMに類似した異常スレーター模型の探索を拡張すること。
• 特に、非リー代数格子を含むトーラス格子の選択が、フェルミオンのカイラルな標準模型物質およびベクトル型の余剰粒子のスペクトルに与える影響を調査すること。
• 5つの非同値な $mathbb{Z}_8$ オルビフォールド幾何における、ゲージシフトおよびウィルスン線の包括的コンピュータ支援スキャンを実施し、MSSMに類似したモデルを同定すること。
• 非ねじれおよびねじれの各セクターにおける標準模型物質および余剰粒子の分布を比較し、現実的なユカワ結合階層を説明できる幾何を特定すること。

提案手法

• 5つの非同値な $mathbb{Z}_8$ トーラスオルビフォールド上での異常スレーター弦模型の体系的構築。各オルビフォールドは、$SO(9)\times SO(5)$、$SU(4)\times SU(4)$、非リー代数格子、$SO(9)\times SU(2)^2$、$SO(10)\times SU(2)$ のトーラス格子によって特徴づけられる。
• モジュラー不変性およびGSO射影の適用により、自由フェルミオンCFTフレームワーク内での一貫性を保証し、質量ゼロのスペクトルを計算すること。
• すべての整合性のある $SU(5)$ および $SO(10)$ ゲージシフトと離散的ウィルスン線のスキャンにより、753体のMSSMに類似したモデルを生成すること。
• カイラルおよびベクトル型のスペクトルの統計的分析を実施。ヒストグラムを用いて、ねじれおよび非ねじれセクターにおけるクォークダブルレット、レプトン、ヒッグス、および余剰粒子のセクター別分布を可視化すること。
• 5つのオルビフォールド格子間での平均状態分布を比較するため、正規化されたヒストグラムを用い、非ねじれセクターにおけるクォークダブルレット数を3に固定すること。
• 最小限の余剰粒子状態と、ヒッグス／フェルミオンセクターの局在性に優れたモデルを特定し、ユカワ結合階層の実現可能性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる $mathbb{Z}_8$ オルビフォールドにおける基本的トーラス格子は、異常スレーター弦模型におけるカイラルな標準模型物質およびベクトル型の余剰粒子のスペクトルにどのように影響するか？
• RQ2 どの $mathbb{Z}_8$ オルビフォールド格子幾何が、非ねじれセクターに正確に1つの標準模型家族とベクトル型の余剰粒子を有さないモデルの割合が最も高いか？
• RQ3 ねじれセクターにわたるヒッグスおよびクォークダブルレット状態の分布は、観測されたトップクォークのユカワ結合階層を説明できるか？
• RQ4 余剰粒子の何パーセントが固定点に局在しているか、あるいはバルク内を自由に移動できるか？この傾向はオルビフォールド格子によってどのように変化するか？

主な発見

• 5つの $mathbb{Z}_8$ オルビフォールド幾何において、合計753体のMSSMに類似したモデルが同定された。その中で、$mathbb{Z}_{8\text{--II}}$ における $SO(9)\times SU(2)^2$ 格子が、非ねじれセクターに1つの標準模型家族を有するモデルの数が最も多かった。
• $SO(9)\times SO(5)$ 格子は、5つのオルビフォールド格子すべての中で、最も多くのベクトル型ヒッグスペアを示しており、余剰粒子キャンセレーションの可能性が高いかと示唆している。
• $SO(9)\times SU(2)^2$ 格子上では33体、$SO(10)\times SU(2)$ 上では8体のモデルが、正確に1つの非ねじれ家族とベクトル型の余剰粒子を有しており、トップクォークのユカワ結合カップリングを完全にバルク内に実現可能である。
• ヒストグラムの結果、$SO(9)\times SU(2)^2$ 格子は、非ねじれセクターにクォークダブルレットおよびヒッグスがより集中していることが示され、自然なユカワ結合カップリングの階層を支持する。
• 少なくとも20％の $s_i^0$ 余剰粒子状態は、電荷を持たないモジュライであり、バルク内を自由に移動可能である。一方、$s_i^\pm$ ペアは主に固定点にペアで局在しているが、一部は反ねじれ関連セクターに存在する。
• $\mathbb{Z}_{8\text{--I}}$ における非リー格子は、一部の分類で見逃されていた新しい幾何として同定され、妥当なMSSMに類似したモデルを支持することが示された。