[論文レビュー] NMSGUT-III: Grand Unification upended

Charanjit S. Aulakh|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 60被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、SO(10) における大統一理論（GUT）枠組み内で、物質のヤコビ係数への顕著なGUTスケールのしきい値補正を組み込んだ現実的でないNMSGUT-IIIフレームワークを提案する。これにより、厳密な第3世代ヤコビ係数の統一が緩和される。MSSMフェルミオン質量および混合角の正確なフィットを達成するため、GUTスケールで5つのスフィニティ破れパラメータのみを用い、ビノLSP、実現可能なWIMP共消滅に適した軽い右巻きスフェルミオン、およびプランクスケールに近い高い統一スケールを予測する。すべての現在の臨床的制約、特にB粒子破れおよびミュオンg-2の異常を満たしている。

ABSTRACT

We show that matter yukawa couplings of the New Minimal Supersymmetric (SO(10)) GUT(NMSGUT) are subject to very significant GUT scale threshold corrections. Including these threshold effects relaxes the constraint $ y_b-y_τ\simeq y_s-y_μ$ operative in $ extbf{10} - extbf{120} $plet generated tree level MSSM matter fermion yukawas $y_f$. We find accurate fits of the MSSM fermion mass-mixing data in terms of NMSGUT superpotential couplings and 5 independent soft Susy breaking parameters $M_0, M_{1/2}, A_0, M^2_{H,\bar{H}}$ at $M_X$. The fits generally have elevated unification scale $M_X$ near $M_{Planck}$, viable values of $α_3(M_Z)$, and are consistent with current limits on B violation, $b ightarrow sγ$, muon magnetic moment anomaly and Standard Model $ρ$ parameter. The associated novel and distinctive soft Susy spectra have light gauginos, a \emph{normal} s-hierarchy and Bino LSP. The Bino LSP is accompanied by second and first generation right chiral sfermions light enough to mediate a consistent WIMP dark matter co-annihilation cosmology and to be discoverable at LHC, while third generation sfermions are in the LHC undiscoverable range of 3-50 TeV. The fits found require $|μ|,|A_0|\sim 100$ TeV which imply both deep CCB/UFB minimae and stability of the MSSM standard vacuum on cosmological time scales. Our results indicate that a consistent realistic phenomenology may be specifiable in terms of SO(10) (NMS)GUT parameters at $M_X$ alone and that a new viable sector of the soft supersymmetry parameter space may exist if flavour violation constraints can be satisfied in the 43 dimensional parameter space.

研究の動機と目的

• SO(10) GUTにおける正確な第3世代ヤコビ係数統一と実験的フェルミオン質量データの間の矛盾を解消すること。
• 最小NMSGUTモデルで要求されるきつい $y_b - y_\tau \simeq y_s - y_\mu$ の制約が、GUTスケールのしきい値補正によって緩和されることを示すこと。
• GUTスケールでの $M_X$ で5つのスフィニティ破れパラメータのみを用いて、MSSMフェルミオン質量および混合角の整合的で一貫したフィットを達成すること。
• フェルミオンの破れ制約を満たす43次元のスフィニティ破れパラメータ空間における新しいセクターの妥当性を調査すること。
• モデルがビノLSPと軽い右巻きスフェルミオンを予測し、一貫したWIMP共消滅宇宙論とLHCでの1st/2nd世代スフェルミオンの発見可能性を実現できることを示すこと。

提案手法

• 10-ペクトルのヒッグスと追加の120-および $\overline{126}$-ペクトルのヒッグス表現を用いた、新しい最小超対称SO(10) GUT（NMSGUT）を採用し、フェルミオン質量を生成する。
• GUTスケールのしきい値補正を含めた1ループの相互作用の反復的進化を、$M_X$ から $M_Z$ まで計算する。
• 5つのスフィニティ破れパラメータ $M_0$, $M_{1/2}$, $A_0$, $M^2_{H,\bar{H}}$, および $\tan\beta$ を用いて、MSSMフェルミオン質量および混合角のフィットを実施し、$\mu$ および $A_0$ の値は約100 TeVに近い。
• SUGRY-NUHM境界条件を用いて、スフィニティパラメータを $M_X$ から $M_Z$ まで進化させ、生成子混合効果を含むスフェルミオンスペクトルを計算する。
• $b \to s\gamma$、$\Delta a_\mu$、$\rho$ パラメータ、および陽子崩壊といった臨床的制約を評価し、すべて満たされていることが判明した。
• 導出されたパラメータセットにおいて、MSSMの真空の安定性および深すぎるCCBまたはUFBの最小値の不在が確認された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GUTスケールのしきい値補正は、最小NMSGUTモデルで要求されるきつい $y_b - y_\tau \simeq y_s - y_\mu$ の関係を緩和できるか？
• RQ2 GUTスケールでの $M_X$ で5つのスフィニティ破れパラメータのみを用いて、すべての17個のMSSMフェルミオン質量および混合角を正確にフィットすることは可能か？
• RQ3 モデルは、ビノLSPと軽い右巻きスフェルミオンを有する実現可能なWIMPダークマターの状況を予測するか？
• RQ4 深すぎる $b \to s\gamma$、$\Delta a_\mu$、および $\rho$ パラメータの制約を満たしつつ、真空の安定性を維持できるか？
• RQ5 フェルミオンの破れ制約を満たす43次元のスフィニティ破れパラメータ空間における新しいセクターの妥当性は何か？

主な発見

• フェルミオン質量のフィットでは $\chi_Z = 0.0139$、混合角のフィットでは $\chi_X = 0.0469$ を達成し、実験データと優れた一致を示している。
• 統一スケールは $M_X \sim M_{\text{Planck}}$ に引き上げられ、GUTしきい値補正を経て $\alpha_3(M_Z)$ は実験と整合的である。
• M_Zでのスフィニティ破れパラメータには $M_1 = 94.02$ GeV、$M_2 = 284.49$ GeV、$M_3 = 269.37$ GeV、$\mu(M_Z) = 108,204.37$ GeV が含まれ、$|A_0| \sim 100$ TeV である。
• 最軽い中性ニオンは94.02 GeVのビノLSPであり、第1および第2世代の右巻きスフェルミオンは6 TeV未満にあり、LHCで発見可能である可能性がある。
• 第3世代のスフェルミオンは3–50 TeVの範囲にあり、現在のLHCの到達範囲を超えており、モデルはヒッグス質量を128.46 GeVと予測する。
• モデルはすべての制約を満たしている：$b \to s\gamma$、$\Delta a_\mu$、$\rho$ パラメータ、陽子崩壊、および真空安定性。深すぎるCCBまたはUFBの最小値は存在しない。