[論文レビュー] Proceedings to the 13th Workshop 'What Comes Beyond the Standard Models', Bled, July 12. - 22., 2010, Slovenia

A. Ali Khan, G. Bregar+17 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2010

Quantum Mechanics and Applications参考文献 5被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、『標準模型を超えるもの』をテーマとする第13回ブレッドワークショップの議事録を提示する。スピン-電荷家族理論はスピンとゲージ電荷を統一する枠組みとして、フェルミオンの3世代と、暗黒物質を構成する可能性がある安定した第5族の存在を予測する。この理論は、素粒子物理学および宇宙論における未解決の問題、たとえばフェルミオン質量階層、物質-反物質対称性の破れ、および量子場理論における複素作用の役割を扱い、LHCにおける暗黒物質探索および直接検出実験に影響を与える。

ABSTRACT

1. Noncommutativity and Topology within Lattice Field Theories 2. The Construction of Quantum Field Operators 3. The Bargmann-Wigner Formalism for Spin 2 Fields 4. New Light on Dark Matter from the LHC 5. Extra Dimensional Metric Reversal Symmetry and its Prospect... 6. Masses and Mixing Matrices of Families within SU(3) Flavor Symmetry ... 7. Dark Atoms of the Universe: OHe Nuclear Physics, 8. Can the Matter-Antimatter Asymmetry be Easier to Understand Within the "Spin-charge-family-theory", .. 9. Mass Matrices of Twice Four Families of Quarks and Leptons, ...in the "Spin-charge-family-theory" 10. Bohmian Quantum Mechanics or What Comes Before the Standard Model 11. Backward Causation in Complex Action Model ... 12. Is the Prediction of the "Spin-charge-family-theory" in Disagreement with the XENON100..? 13. Masses and Mixing Matrices of Families of Quarks and Leptons Within the "Spin-charge-family-theory" 14. Can the Stable Fifth Family of the "Spin-charge-family-theory" ...Form the Fifth Antibaryon Clusters with Ordinary He Nucleus? 15. Puzzles of Dark Matter - More Light on Dark Atoms? 16. Families of Spinors in d = (1 + 5)...and Masslessness 17. Are Superheavy Quark Clusters Candidates for the Dark Matter? 18. Complex Action Functioning as Cutoff and De Broglie-Bohm Particle 19. Where does the Science Go? 20. VIA Presentation

研究の動機と目的

• スピンとゲージ電荷を統一する理論的枠組みを探索し、素粒子物理学の標準模型における未解決問題を解決すること。
• フェルミオンの族の起源と、暗黒物質を説明できる可能性がある安定した第5族の存在を調査すること。
• 量子場理論における複素作用の役割を分析し、ループ図の問題や量子力学の解釈に寄与する可能性を検討すること。
• 初期宇宙における電弱転移および色の転移の過程で、重い第5族フェルミオンがどのように振る舞うかを検討すること。
• スピン-電荷家族理論が、直接暗黒物質検出信号およびLHCの素粒子物理学的現象を説明する上で妥当であるかを評価すること。

提案手法

• スピンとゲージ電荷を高次元時空における追加の内部対称性を含む枠組みで統一するスピン-電荷家族理論を用いる。
• ループ図の正則化および量子場理論における非摂動的効果の探求に、複素作用形式を用いる。
• ド・ブロイ＝ボームのパイロットウェーブ解釈を、複素作用フレームワーク内での量子力学の解釈に適用する。
• 特に電弱転移および色の転移に注目し、初期宇宙における相転移を分析することで、重い第5族フェルミオンの振る舞いを特定する。
• 中性のバリオンおよびニュートリノとしての第5族の複合暗黒物質候補をモデル化し、それらの相互作用および検出可能性を検討する。
• CERN、モスクワ、リエージュ、マーバルグ、およびアメリカ合衆国からの参加者を含む、グローバルな研究者を統合するため、ビデオ会議を用いた仮想インタラクティブディスカッション（VIA）を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スピン-電荷家族理論は、素粒子および宇宙論の標準模型における未解決問題をどの程度解消できるか。
• RQ2 第5族の中性バリオンおよびニュートリノは、直接検出データを含めた観測された暗黒物質の性質を説明できるか。
• RQ3 初期宇宙における電弱転移および色の転移の過程で、第5族フェルミオンはどのように振る舞うか。
• RQ4 スピン-電荷家族理論において、フェルミオン-反フェルミオンの非対称性はどのように引き起こされ、2つの安定した族が物質-反物質非対称性に与える影響は何か。
• RQ5 木のレベルを超えた量子修正の相殺的寄与は、3つの既知の族間の質量階層および混合パターンを説明できるか。

主な発見

• スピン-電荷家族理論は、将来の実験で観測可能な第4族フェルミオンの存在を予測するとともに、安定した第5族が暗黒物質を構成する可能性を示唆する。
• 第5族の中性バリオンおよびニュートリノは、現在の直接検出制約および実験的信号と整合する、実現可能な暗黒物質候補であると提唱される。
• 理論は、電弱転移が約1 GeVで発生すると示唆しており、重い第5族クォークおよびレプトンの振る舞いに影響を与える。
• 複素作用形式は、ループ図の正則化の可能性として検討されるとともに、ド・ブロイ＝ボームのアプローチを用いた量子力学の解釈改善のツールとしても有効であると示唆される。
• 仮想インタラクティブセッション（VIA）により、CERN、モスクワ、リエージュ、マーバルグ、米国からの参加者を含む、グローバルな機関間でリアルタイムかつ包括的な科学的議論が可能になった。
• 議論の結果、第5族からの中性核を含む複合暗黒物質のシナリオが、直接暗黒物質探索実験における矛盾を解消する可能性を示している。