[論文レビュー] The New Minimal Supersymmetric GUT

Charanjit S. Aulakh, Sumit K. Garg|arXiv (Cornell University)|Dec 4, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、SO(10)の統一理論に基づく新しい最小超対称GUT（NMSGUT）を提案する。この理論は210⊕10⊕120⊕126⊕126̄ヒッグス系と、唯一の自発的CP対称性の破れを特徴とし、24個の実数の超ポテンシャルパラメータを持つ。このモデルは摂動的統一、バリオン数の保存、正しいワインバーグ角を達成するとともに、自発的CP対称性の破れによって統一スケールをプランクスケール付近まで引き上げることで、陽子崩壊を自然に抑制する。

ABSTRACT

The Supersymmetric SO(10) GUT based on the ${\\bf{210\\oplus 10\\oplus 120\\oplus 126\\oplus {\\bar {126}}}}$ Higgs system and only spontaneous CP violation has 24 real superpotential parameters. It is compatible with all current low energy data and yet has enough freedom to accommodate the still unknown Leptonic CP violation and neutrino mass scale parameters. It is thus the New Minimal Supersymmetric Grand Unified Theory(NMSGUT). We compute the superheavy mass spectrum, couplings and associated gauge evolution threshold effects and determine the regions of the parameter space compatible with perturbative unification, baryon stability and Weinberg angle while permitting spontaneous CKM CP violation. We show that the structural requirements of spontaneous CP violation always tend to raise the unification scale $M_X$ and with it the mass of all superheavy multiplets and thus to suppress Baryon decay. These scales can be raised even close to the Planck scale so that the NMSGUT gauge Landau pole becomes innocuous. This scenario lends support to our earlier speculations regarding GUT dynamical symmetry breaking and induced gravity via UV condensation at this Landau pole. Fermion mass formulae and the effective superpotential for Baryon violating $d=5$ processes - which contains novel channels due to the ${\\bf{120}}$ Higgs - are derived to prepare for the next round of detailed analysis of the phenomenology of this model.

研究の動機と目的

• すべての現在の低エネルギー物理的データと整合しつつ、未知のレプトン的CP対称性の破れやニュートリノ質量スケールを自由に取り入れられる最小の超対称GUTを構築すること。
• SO(10)フレームワーク内において、摂動的統一、バリオン数保存、正しいワインバーグ角を満たすパラメータ領域を同定すること。
• 自発的CP対称性の破れが統一スケールおよび超重い粒子の質量に与える影響を明らかにすること、特に陽子崩壊抑制との関係を検討すること。
• d=5のバリオン数破れ過程に寄与するフェルミオン質量の公式および有効超ポテンシャルを導出すること、特に120ヒッグスからの新しい寄与を特定すること。
• Landau極に於けるUV凝縮によるGUTの動的対称性の破れおよび誘導重力に関する以前の推測を裏付けること。

提案手法

• SO(10)の統一理論を採用し、210, 10, 120, 126, 126̄の表現を含むヒッグス系を用いて自発的CP対称性の破れを実現する。
• 超重いスケールの質量スペクトルとゲージカップリングの進化を計算し、重い多重項からのしきい値補正を含める。
• ワインバーグ角、陽子寿命、フェルミオン質量などの低エネルギー物理的制約を適用し、パラメータ空間を制限する。
• d=5のバリオン数破れ作用に対する有効超ポテンシャルを導出し、120ヒッグス表現からの新しい寄与を同定する。
• 自発的CP対称性の破れが統一スケールMXを引き上げ、ゲージLandau極を抑制する影響を分析する。
• Landau極におけるUV凝縮が、動的対称性の破れおよび誘導重力のメカニズムとして有効であるかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 唯一の自発的CP対称性の破れを有する最小の超対称GUTが、すべての低エネルギー制約を満たしつつ摂動的統一を達成できるか？
• RQ2 自発的CP対称性の破れは、統一スケールおよびそれによって生じる超重い粒子の質量にどのように影響を与えるか？
• RQ3 120ヒッグス表現は、d=5のバリオン数破れ作用を生成する上で果たす役割は何か？
• RQ4 統一スケールをどれほど高く引き上げられるかが、陽子崩壊の抑制およびLandau極の無害化に与える影響は？
• RQ5 このモデルは、Landau極におけるUV凝縮によるGUTスケールの動的対称性の破れおよび誘導重力の可能性を支持するか？

主な発見

• NMSGUTモデルは24個の実数の超ポテンシャルパラメータを有し、未知のレプトン的CP対称性の破れやニュートリノ質量スケールを自由に取り入れつつ、すべての現在の低エネルギー物理的データと整合する。
• 自発的CP対称性の破れは一貫して統一スケールMXを引き上げ、その結果、すべての超重い多重項の質量が増加し、陽子崩壊が抑制される。
• 統一スケールはプランクスケールに近づけることができ、ゲージLandau極は無害化され、凝縮によるUV完備性が支持される。
• d=5のバリオン数破れ過程に対する有効超ポテンシャルには、120ヒッグス表現からの新しい寄与が含まれており、陽子崩壊の素粒子的記述を豊かにする。
• このモデルは、一貫したパラメータ空間内で摂動的統一、バリオン数保存、正しいワインバーグ角を達成する。
• 結果は、Landau極におけるUV凝縮によるGUTの動的対称性の破れおよび誘導重力に関する以前の推測を強く支持する。