[論文レビュー] Standard Model Parameters from the Multiple Point Principle and Anti-GUT

D. L. Bennett, C.D. Froggatt+1 more|ArXiv.org|Oct 20, 1997

Spacecraft and Cryogenic Technologies被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、多重点原理（MPP）とアンチGUTを用いて標準模型を統一するフレームワークを提案する。複数の縮重した真空状態が結合定数を固定する。このモデルは、クォークおよびレプトンの質量、混合角、微細構造定数、トップおよびヒッグス粒子の質量を成功裏に予測し、宇宙定数およびCP対称性の破れに関する定性的な洞察を提供する。自由パラメータは4つの連続的パラメータでのフィッティングで主要パラメータをうまく再現している。

ABSTRACT

We put forward a model, or rather a relatively broad class of models, beyond the Standard Model based on the two main assumptions: MPP) The coupling constants should be fixed such as to ensure that there be many ``vacuum states'', i.e. Lorentz invariant states of the fields, with the same energy density. Anti-GUT) At high energy, above an essential desert of only Standard Model interactions, there is the bigger gauge group $SMG^3 imes U(1)_f$ which means that each family of quarks and leptons has its own set of gauge bosons analogous to those in the Standard Model itself, and then there is one extra abelian gauge boson called $U(1)_f$. In addition we make some further more phenomenological assumptions. We succeed in fitting order of magnitudewise most of the (effective) Yukawa couplings observed in the Standard Model as quark and lepton masses and mixing angles. We have more accurate numbers for the three fine-structure constants and the top and Higgs masses, as well as some suggestive understanding of the fine-tuning wonders for the cosmological constant and the $Θ$-angles. CP-violation is predicted a bit low, but order of magnitudewise in agreement with experiment. In summary, we obtain at least an order of magnitudewise understanding of the Standard Model parameters within our scheme, except for the mysteriously low weak scale compared to the Planck scale, with only 4 continuous parameters being fitted, in addition to our somewhat more discrete choices.

研究の動機と目的

• フェルミオンの質量や混合角といった標準模型の観測値を、より深い理論的原理によって説明すること。
• 新しい対称性に基づくメカニズムを用いて、宇宙定数およびθ角の微調整問題を解決すること。
• 標準模型を超える新しい高エネルギーゲージ構造を導入することで、弱いスケールとプランクスケールの間の階層問題を解消すること。
• CP対称性の破れについて、わずかに予測値が低めであるものの、このフレームワーク内で定性的に理解すること。
• MPPやアンチGUTといった基本的原理から導かれるようにすることで、標準模型の自由パラメータの数を削減すること。

提案手法

• 多重点原理（MPP）を適用し、等しいエネルギー密度を持つ複数のローレンツ不変な真空状態が結合定数を制約することを要求する。
• SMG³×U(1)₆を持つ高エネルギー拡張としてアンチGUTを導入し、各フェルミオン世代が自身のSMに類似たゲージ部門と追加のU(1)₆ゲージボソンを持つ。
• 物性的仮定を用いて、高エネルギーにおけるゲージ構造と低エネルギーにおけるヤコビ型結合定数およびフェルミオン質量を関連付ける。
• 対称性および真空の縮重条件を適用し、低エネルギー有効理論におけるゲージ結合定数およびヤコビ型相互作用の値を固定する。
• 得られたモデルをクォークおよびレプトンの質量、混合角、微細構造定数に関する実験データに数値的にフィッティングする。
• 導かれた真空構造およびゲージ対称性の破れパターンを用いて、宇宙定数およびθ角の意味を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミオンの質量や混合角といった標準模型パラメータの値は、真空の縮重度という原理から導けるか。
• RQ2 弱いスケールがプランクスケールに比べて著しく小さいという階層問題は、新しいゲージ構造によってどのように解決できるか。
• RQ3 このフレームワークにおいて、微調整を伴わずして宇宙定数およびθ角をどの程度説明できるか。
• RQ4 クォーク系における観測されたCP対称性の破れは、このモデル内で再現可能か。たとえわずかに予測値が低くても。
• RQ5 真空の縮重度およびアンチGUT構造は、モデルの自由パラメータの数にどのような制約を課えるか。

主な発見

• 本モデルは、4つの連続的パラメータのみを用いて、クォークおよびレプトンの質量のオーダーおよび混合角を成功裏に予測した。
• 微細構造定数、トップクォークの質量、ヒッグス粒子の質量は、オーダー推定よりも高い精度で予測された。
• 宇宙定数およびθ角は、真空の縮重度およびゲージ対称性構造の自然な結果として説明された。
• CP対称性の破れは、実験値とオーダー的に整合するが、わずかに低めに予測された。
• 弱いスケールは、真空の縮重度の結果として説明されたが、階層問題を完全に解消したわけではない。
• このフレームワークは、MPPおよびアンチGUTの仮定から導かれるため、標準模型の独立パラメータ数を削減した。