[論文レビュー] Supersymmetric Unification in Warped Space

Yasunori Nomura|ArXiv.org|Oct 26, 2004

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 3被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、アインシュタイン空間/ゲージ対応（AdS/CFT）を用いて、10–100 TeVのスケールで動的超対称性の破れを実現する、歪んだ余次元における超対称性の統一理論のフレームワークを提案する。バルクゲージ群（例：SU(5) や SO(10)）がプランクブレーンで標準模型に破れることで、ゲージ結合定数の統一が保たれ、見かけの小粒度ニュートリノ質量が見せかけのメカニズムにより自然に生成され、最大200 GeVの重いヒッグスボソンを予測する。また、カーラッツ＝クライン励起状態とN=2スーパ Multiplet がTeVスケールに特徴的なシグナチャーを持つ。

ABSTRACT

Supersymmetric unification in warped space provides new possibilities for model building. I argue that the picture of warped supersymmetric unification arises naturally through the AdS/CFT correspondence from the assumption that supersymmetry is dynamically broken at a scale about (10 - 100) TeV, and present several fully realistic theories in this framework. In the minimal model, the bulk SU(5) gauge group is broken at the Planck brane by boundary conditions, while supersymmetry is broken at the TeV brane. The theory preserves the successes of conventional supersymmetric unification, and yet physics at accessible energies has a drastic departure from that of the conventional scenario. There are also several variations of the minimal model giving distinct phenomenologies. These theories can provide a basis for phenomenological studies of dynamical supersymmetry breaking at low energies.

研究の動機と目的

• 重力やゲージ媒介に依存せず、低スケール（約10–100 TeV）で動的超対称性が破れる現実的な超対称性の統一理論を構築すること。
• 従来のGUTが抱えるダブルット・トリプレット分裂問題と陽子崩壊問題を回避しつつ、MSSMにおけるゲージ結合定数の統一予測を保存すること。
• 高次元バルクヒッグスとブレーン局在場を用いて、見せかけのメカニズムにより自然に小さなニュートリノ質量を生成すること。
• SU(5) や SO(10) などの異なるバルクゲージ群とヒッグス系の構成を用いた、特徴的なフェノメノロジーを持つモデルを探索すること。
• アインシュタイン空間/ゲージ対応が、動的SUSY破れセクターのゲージ群や物質内容を明示的に知らなくても、一貫した有効場理論構成を可能にすることを示すこと。

提案手法

• 4次元の超対称ゲージ理論における動的SUSY破れを、歪んだ時空における高次元重力双対にマッピングするために、AdS/CFT対応を用いる。
• プランクブレーンで標準模型群（SU(3)C×SU(2)L×U(1)Y）に破れるバルクゲージ群（例：SU(5) や SO(10)）を導入し、境界条件とヒッグス機構を用いる。
• MSSM場（ヒッグスおよび物質を含む）をTeVブレーンに局在化させ、動的SUSY破れセクターをバルクに置き、SUSY破れスケールΛ ≈ 10–100 TeVで破れるゲージ群Gを導入する。
• DSBセクターへの直接結合によりゲージino質量を生成し、スフェルミオン質量は標準模型ゲージ相互作用により得られ、フレーバー普遍性を保証する。
• 2つのヒッグスダブルレットを構成する：TeVブレーンに局在化した1つは、超ポテンシャル項 W = λSHH̄ による大きな四次結合定数を有する。もう1つはバルクを伝播し、プランクブレーンにおけるクォークおよびレプトンへのヤコビ型結合を有する。
• 歪んだ幾何学を用いて陽子崩壊を自然に抑制し、右ネオニンのバルク内局在化により見せかけのメカニズムを実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低スケール（約10–100 TeV）での動的超対称性破れが、ゲージ結合定数の統一を保存する歪んだ余次元フレームワークに一貫して埋め込めるか？
• RQ2 高次元GUTモデルにおいて、微調整を避けながら、見せかけのメカニズムによる小さなニュートリノ質量を自然に実現する方法は何か？
• RQ3 歪んだ超対称性統一モデルのフェノメノロジカルなシグナチャー、特にヒッグス系とカーラッツ＝クライン励起状態に関しては何か？
• RQ4 DSBセクターがSMゲージ群の下で荷電されており、ゲージ相互作用によってSUSY破れを媒介するモデルにおいて、従来のMSSMのゲージ結合定数の統一予測を保存できるか？
• RQ5 AdS/CFT対応が、歪んだ空間における現実的で低スケールのSUSY破れモデルの構築に課す制約は何か？

主な発見

• 動的超対称性破れスケールはΛ ≈ 10–100 TeVと予測され、現実的モデルにおけるSUSY破れの最低スケールを表す。
• ゲージino質量はmλ ∼ (α/4π)Λのオーダーをとり、スフェルミオン質量はm̃f² ∼ (α/4π)²Λ²のオーダーをとり、低エネルギー物理学と整合的である。
• モデルはMSSMにおけるゲージ結合定数の統一予測を保存しており、統一スケールMX ≈ 10¹⁶ GeVである。
• 右ネオニンのバルク内局在化と歪んだ幾何学の構造により、見せかけのメカニズムによる小さなニュートリノ質量が自然に生成される。
• 最も軽いヒッグスボソン質量は最大で≈200 GeVに達し、TeVブレーンに局在化したヒッグスと大きな四次結合定数、およびプランクブレーンでクォーク・レプトンにヤコビ型結合を持つバルクヒッグスの組み合わせによって達成される。
• カーラッツ＝クラインモードの精密に制限されたスペクトルとTeVスケール近くのN=2スーパ Multiplet 構造を予測し、特徴的な実験的シグナチャーを提供する。