[論文レビュー] Taming Asymptotic Strength

Charanjit S. Aulakh|ArXiv.org|Oct 24, 2002

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 3被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、5-重項のチャイral超場を備えたN=1超対称SU(2)ゲージ理論に基づく、真に最小限の漸近的に強い巨大統一理論（ASGUT）を提案し、ダイナミカルな超ポテンシャル生成が、低エネルギー スケールよりも指数的に大きなUVスケールでゲージ対称性の自発的破れを引き起こすことを示している。主な結果は、高温におけるASGUTがゲージシングレットのプレロマル状態に凍結するという画期的な宇宙創生理論であり、モノポール問題に対する強固な解決策を提供するとともに、強い-弱い双対性による双対的統一と関連付ける。

ABSTRACT

Using a simple Asymptotically Strong N=1 Susy SU(2) Gauge theory coupled to a {\bf{5}}-plet Chiral superfield we demonstrate the plausibility of the `` truly minimal '' Asymptotically Strong Grand Unification scenario proposed by us recently. Assuming a dynamical superpotential consistent with the symmetries and anomalies is actually induced non-perturbatively we show the gauge symmetry is dynamically and spontaneously broken at a UV scale that is generically {\it{exponentially}} larger than the scales characteristic of the effective low energy theory. The pattern of condensates in a semi-realistic SU(5) ASGUT is analyzed using the Konishi anomaly assuming condensation occurs as shown by our toy model. The necessarily complementary relation of ASGUTs to the Dual Unification program and the novel cosmogony implied by their unusual thermodynamic properties are also discussed.

研究の動機と目的

• GUTスケールよりも強い結合が、フェルミオン質量ヒッグス表現によってダイナミカルに誘導される真に最小限の漸近的に強い巨大統一理論（ASGUT）の妥当性を示すこと。
• 現実的なフェルミオン質量関係と摂動的統一の間の矛盾を解消し、ヒッグス多重項の大きなカシミリ・インデックスが自然にゲージ結合を強い領域へと駆り立てる様子を示すこと。
• 非摂動的超ポテンシャルとコニシ異常解析を用いて、低エネルギー スケールよりも指数的に大きなUVスケールでゲージ対称性の破れをダイナミカルに実現するメカニズムを確立すること。
• ASGUTの宇宙論的帰結、特に高温における振る舞いがゲージシングレットのプレロマル状態を形成し、双対的統一フレームワークが出現することを調査すること。

提案手法

• 漸近的自由と強い結合のダイナミクスをモデル化するため、5-重項のチャイral超場を有する単純なN=1超対称SU(2)ゲージ理論を用いる。
• コンセプト異常を適用して、半現実的なSU(5) ASGUTにおける凝集体のパターンを分析し、ゲージ対称性の破れと整合することを保証する。
• 強い-弱い双対性（S双対性）を用いてASGUTを双対な漸近的に自由（AF）ゲージ理論と関連づけ、モノポールソリトンを標準模型のフェルミオンおよびスフェルミオンの双対として同定する。
• 標準的な超対称スカラー・モデル技術を用いて、ゲージシングレットモードが支配するプレロマル相の高温ダイナミクスを研究する。
• 理論のUV挙動を分析し、高エネルギーでゲージ結合が増大することで、すべてのゲージ非シングレット場が凝集し、Dフラットなチャイralモードのみが残ることを示す。
• ASGUTにおける誘導的超重力のフレームワークを提案し、超対称性とΛ_Uがプランクスケールに近いことを利用して、高スピン粒子に関する標準的な禁則定理を回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 真に最小限の漸近的に強い巨大統一理論（ASGUT）が、非摂動的超ポテンシャルによって駆動されるダイナミカルな妥当性を有するか。
• RQ2 半現実的なSU(5) ASGUTにおける凝集体のパターンは、コンセプト異常と非可換ダイナミクスからどのように導かれるか。
• RQ3 ASGUTの高温挙動から生じる宇宙論的帰結、特にゲージシングレットのプレロマル状態の形成は何か。
• RQ4 強い-弱い双対性がASGUTと双対的統一をどのように結びつけるか、そしてモノポール質量と観測されない磁気モノポールの存在にどのような含意をもたらすか。
• RQ5 Λ_Uがプランクスケールに近い状況において、ASGUTフレームワークで誘導的超重力を一貫して定式化できるか。

主な発見

• ゲージ対称性の破れのUVスケールΛ_Uは、一般的に低エネルギー スケールよりも指数的に大きく、真空安定化のダイナミカルなメカニズムを可能にする。
• 対称性と異常と整合する非摂動的超ポテンシャル生成は、おもちゃモデルにおいて自発的ゲージ対称性の破れを引き起こす。
• ASGUTの高温相は、Dフラットなチャイralモードのプレロマル状態によって支配され、すべてのゲージ非シングレット自由度が無限大の有効質量を獲得する。
• ASGUTが漸近的に自由なゲージ理論の双対として見なされるとき、双対的統一の図式は一貫性があり、現実的になる。モノポール質量は電磁結合の双対に一致する。
• GUTのモノポール問題は、Λ_U未満のスケールで双対的コンfinementが成立するため、強固に解決される。モノポールは観測されず、双対理論は依然としてコンファイングのままである。
• 双対理論には、MSSMのチャイral超多重項と双対な完全なモノポール超多重項が存在し、不自然なスピン割り当て機構の必要性を回避する。