[論文レビュー] Superstring phenomenology -- present and future perspective

Alon E. Faraggi|ArXiv.org|Jul 10, 1997

Atomic and Subatomic Physics Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、プランクスケールの物理学と電弱実験データを結ぶ枠組みとして、三世代の自由フェルミオンモデルに注目し、超弦理論の素粒子物理学的現象論の現状をレビューしている。チャイラルフェルミオン、ゲージ群、ヤコビ係数結合を備えた現実的なモデルの構築を概説し、主な成果として、現実的なヤコビ係数結合とゲージ結合の統一を伴う超弦理論から最小 supersymmetric standard model（MSSM）のスピン密度を導出することに成功している。

ABSTRACT

The objective of superstring phenomenology is to develop the models and methodology needed to connect quantitatively between Planck scale physics and electroweak scale experimental data. I review the present status of this endeavor with a focus on the three generation free fermionic models.

研究の動機と目的

• プランクスケールの超弦理論と電弱スケールの実験的観測との間の定量的ブリッジを構築すること。
• 超弦理論の自由フェルミオン形式において、現実的な三世代モデルを構築すること。
• チャイラルフェルミオンと適切なゲージ群構造を備えた最小 supersymmetric standard model（MSSM）スピン密度を再現すること。
• 超弦理論の枠組み内で、ゲージ結合の統一と現実的なヤコビ係数結合を達成すること。
• 超弦から導かれるモデルに基づく将来の現象論的研究の基盤を築くこと。

提案手法

• 4次元におけるN=1 supersymmetryを備えた一貫した超弦真空を構築するために、自由フェルミオンモデルの枠組みを用いる。
• モジュラー不変性とアノマリー除去を保証するために、GSO射影と境界条件の整合性を課す。
• 適切なフェルミオンの境界条件を選択することで、三世代のチャイラルフェルミオンを備えたモデルを構築する。
• フェルミオンのゼロモードの構造とその量子数から、ゲージ群と物質内容を特定する。
• 得られた低エネルギー有効場理論を分析し、ヤコビ係数結合とゲージ結合の統一パターンを抽出する。
• 導出されたスピン密度と結合定数を、最小 supersymmetric standard model（MSSM）と比較して、現象論的妥当性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超弦理論における自由フェルミオンモデルは、チャイラルフェルミオンを備えた現実的な三世代スピン密度を生成できるか？
• RQ2 これらのモデルは、最小 supersymmetric standard model（MSSM）と同様に、自然にゲージ結合の統一をもたらすか？
• RQ3 これらのモデルにおけるヤコビ係数結合は、観測されたフェルミオン質量と混合角と整合性を持つか？
• RQ4 超弦のコンパクト化から導かれる低エネルギー有効理論は、既知の素粒子物理学の現象論を再現できるか？
• RQ5 自由フェルミオンアプローチにおける現実的なモデル構築を可能にする、主要な制約とメカニズムは何か？

主な発見

• 自由フェルミオンモデルの枠組みは、最小 supersymmetric standard model（MSSM）と整合する三世代のチャイラルスピン密度を成功裏に生成した。
• 導出された低エネルギー有効理論においてゲージ結合の統一が達成されており、モデルの妥当性を支持する。
• ヤコビ係数結合は超弦振幅から導出され、フェルミオン質量の動的起源を提供する。
• モジュラー不変性とアノマリー除去は、境界条件とGSO射影の適切な選択により満たされた。
• モデルは、クォークとレプトンの正しい量子数を備えた現実的なゲージ群構造、特にSU(3)C × SU(2)W × U(1)Yを示した。
• 超弦理論から現実的な素粒子物理学モデルへ至る明確な道筋が示された。