[論文レビュー] String MSSM through flipped SU(5) from Z_{12} orbifold

Jihn E. Kim, Bumseok Kyae|ArXiv.org|Aug 14, 2006

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、中間のフラップド SU(5)ゲージ群を有する Z₁₂-I orbifold compactification を用いて、ストリング理論由来の最小超対称標準模型（S-MSSM）を構築する。制御されたヤクバイカップリングとベクトル型の外来粒子質量項を通じて、GUT スケールでの sin²θ_W = 3/8 を観測された電弱スケール値にまで低下させ、同時に3つの世代、1組のヘイグス二重項、R-奇性の保存を実現する。また、高次カップリングによるダブルット・トリプレット分裂を解決する。

ABSTRACT

In a $Z_{12-I}$ orbifold compactification through an intermediate flipped SU(5), the string MSSM (${\cal S}$MSSM) spectra (three families, one pair of Higgs doublets, and neutral singlets) are obtained with the Yukawa coupling structure. The GUT $\sin^2θ_W^0=\frac38$, even with exotics in the twisted sector, can be run to the observed electroweak scale value by mass parameters of vectorlike exotics near the GUT scale. We also obtain R-parity and doublet-triplet splitting.

研究の動機と目的

• Z₁₂-I orbifold compactification と中間のフラップド SU(5)ゲージ群を用いて、現実的なストリング理論由来の MSSM（S-MSSM）を構築すること。
• GUT スケールでの値 sin²θ_W⁰ = 3/8 から出発し、観測された電弱スケールでの値 sin²θ_W ≈ 0.23 にまで低下させる。
• アドホックな仮定に依存せずに、ストリング理論的枠組み内で R-奇性の保存とダブルット・トリプレット分裂を実現すること。
• 質量が GUT スケール付近に調整された場合、分数電荷粒子（FCPs）や外来粒子が物性論を不安定にしないことを示すこと。

提案手法

• Z₁₂-I orbifold compactification を用いて、3つの世代、1組のヘイグス二重項、中性のシングレットを有するフラップド SU(5) GUT モデルを生成する。
• フェルミオン的構成において NAHE 条件のセットを実装し、正しい量子数とゲージ群構造を保証する。
• GUT スケール付近の質量を持つベクトル型外来粒子（G-外来粒子と E-外来粒子）を導入し、GUT スケールでの sin²θ_W = 3/8 を観測値にまで低下させる。
• 高次カップリング（例：U₂T₆T₆）を用いて、ヘイグス二重項の質量を GUT スケール未満に抑制し、ダブルット・トリプレット分裂を実現する。
• 立方体カップリングと VEV 分配を用いて R-奇性を定義し、バリオンの安定性を保証する。物質場に対して R = -1、ヘイグスおよびシングレットに対して R = +1 とする。
• SOFTSUSY を用いて外来粒子質量スケール（M_GE, M_EE）を数値的にフィッティングし、電弱スケールでの観測されたゲージカップリングの統一を再現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Z₁₂-I orbifold compactification と中間のフラップド SU(5)ゲージ群を用いて、現実的な S-MSSM スペクトルを導出可能か？
• RQ2 軽い外来粒子を導入せずに、GUT スケールでの sin²θ_W = 3/8 を観測された電弱スケール値にまで低下させられるか？
• RQ3 ファインチューニングやアドホックな仮定に頼らず、ストリング理論的モデルでダブルット・トリプレット分裂を達成できるか？
• RQ4 このモデルで R-奇性は保存されるか？また、非ねじれおよびねじれの両セクターで一貫して定義可能か？
• RQ5 分数電荷粒子（FCPs）や外来粒子は必然的に軽いか？それとも、GUT スケールでデカップリングさせれば物性論に悪影響を及げないか？

主な発見

• モデルは Z₁₂-I orbifold compactification を用いて、3つの世代、1組のヘイグス二重項、中性のシングレットを有する S-MSSM スペクトルを成功裏に実現する。
• GUT スケールでの sin²θ_W = 3/8 は、GUT スケール付近のベクトル型外来粒子（G-外来粒子と E-外来粒子）の質量パラメータによって、観測値 ≈0.23 にまで低下される。
• ダブルット・トリプレット分裂は、U₂T₆T₆ などの高次カップリングによって達成され、ヘイグス二重項の質量が GUT スケール未満に抑制される。
• R-奇性は、物質場に R = -1、ヘイグスおよびシングレットに R = +1 を割り当て、一貫したカップリング選択により低エネルギーで保存される。
• M_GUT = 2M₁₆、M_EE = 6M₁₆、M_GE = 0.1M₁₆、Λ_s ≈ 52.7M₁₆、g_s = 0.8 という解が妥当であり、M₁₆ = 10¹⁶ GeV である。
• モデルは、それらが整数電荷であり、GUT スケールでデカップリングされることを保証することで、軽い分数電荷粒子（クリプトン）を回避し、宇宙論的制約と整合する。