[論文レビュー] The New Minimal Supersymmetric GUT : Spectra, RG analysis and fitting formulae

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

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 41被引用数 20

ひとこと要約

本稿は、SO(10)ゲージ群に基づく210 ⊕ 10 ⊕ 120 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ヒッグス系を有する新しい最小超対称GUT（NMSGUT）を提案し、R-数保存超対称統一を実現する最小のフレームワークを提供する。MSSMスペクトル分解、しきい値補正を含むRGフロー、フェルミオンのヨーグ・カップリング、ワインバーグ作用素係数、およびバリオン数を破るd=5作用素のGUTスケールパラメータを用いた完全な式を導出しており、統一スケールが一般に上昇する一方で、摂動的性質を維持していることを示している。

ABSTRACT

The Supersymmetric SO(10) GUT based on the ${\bf{210\oplus 10\oplus 120\oplus 126\oplus {\bar{126}}}}$ Higgs system has 40 real superpotential parameters of which 2 can be fixed by the Light Higgs doublet fine tuning and one by the determination of the unification scale by the RG flow. It provides a minimal framework for the emergence of R-parity exact Supersymmetric Standard Model at low energies and viable supersymmetric seesaw explanation for the observed neutrino masses and mixing angles. We present complete formulae for MSSM decomposition of the superpotential invariants, explicit GUT scale one step spontaneous symmetry breaking down to the MSSM, tree level light charged fermion effective yukawa couplings, Weinberg neutrino mass generation operator, and the complete set of effectve superpotential coefficients of LLLL and RRRR $d=5$ Baryon violating operators(which have contributions from novel extbf{120}-plet Higgs channels) in terms of GUT superpotential parameters. We survey the gauge RG flow including threshold corrections due to the calculated super heavy particle spectra. The formulae given are used in following papers to determine complete realistic Susy SO(10) GUT fits of all MSSM data.

研究の動機と目的

• R-数保存超対称GUTを最小限に抑え、スイッチメカニズムによるニュートリノ質量を説明し、すべての低エネルギーフェルミオンデータに適合するフレームワークを確立すること。
• 従来の最小SO(10) GUT（MSGUT）がフェルミオン質量を適合できない失敗を是正するため、120-ペルトヒッグスを導入し、タイプIスイッチ寄与を強化すること。
• GUT超ポテンシャルパラメータを用いたMSSMスペクトル分解、有効ヨーグ・カップリング、およびd=5バリオン数を破る作用素の明示的解析的式を導出すること。
• SO(10)からMSSMへの1段階の対称性の自発的破れを完全に分析し、超重い粒子スペクトルとしきい値補正を含めること。
• NMSGUTにおいて統一スケールが一般に上昇する一方で、ゲージ結合定数の摂動的性質を維持できることを示すこと。

提案手法

• 210 ⊕ 10 ⊕ 120 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ヒッグス系を用いて、MSSM場の超ポテンシャル不変量の完全な分解を導出する。
• 210、10、120、126、126̄ ヒッグス表現の真空期待値を介した、SO(10)からSU(3)×SU(2)×U(1)Yへの1段階の対称性の自発的破れパターンを構築する。
• GUTスケール超ポテンシャルパラメータと軽いヒッグスダブルレットの微調整条件を用いて、フェルミオンの1ループ有効ヨーグ・カップリングを計算する。
• ニュートリノ質量のためのワインバーグ作用素係数を導出し、タイプIスイッチが支配的で、タイプII寄与が抑制されていることを示す。
• LLLLおよびRRRR型d=5バリオン数を破る作用素の有効超ポテンシャル係数の全セットを計算し、120-ペルトヒッグスチャネルからの新規寄与を含む。
• 超重い粒子スペクトルからのしきい値補正を含めた、M_ZからM_Xまでのゲージ結合定数の詳細なランゲージ群（RG）解析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SO(10) GUTフレームワークに120-ペルトヒッグスを組み込むことで、従来のMSGUTモデルがフェルミオン質量およびニュートリノデータを適合できない問題が解決可能か？
• RQ2 GUTスケールパラメータを用いたMSSMスペクトル分解、ヨーグ・カップリング、および有効超ポテンシャル係数の完全な解析的式は何か？
• RQ3 超重い状態からのしきい値補正は、NMSGUTにおけるゲージ結合定数統一スケールにどのように影響するか？
• RQ4 120-ペルトヒッグスはタイプIスイッチ寄与をどのように強化し、右手系ニュートリノ質量を低下させるか？
• RQ5 NMSGUTは、最小MSGUTと比較してM_Xを上昇させつつも、統一スケールにおけるゲージ結合定数の摂動的性質を維持できるか？

主な発見

• 210 ⊕ 10 ⊕ 120 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ヒッグス系を有するNMSGUTフレームワークは、R-数保存を満たす最小のGUTであり、ニュートリノ質量と混合を含むすべての既知のMSSMデータに適合する。
• 120-ペルトヒッグスの導入により、126̄ ヨーグ・カップリングの抑制が可能となり、タイプIスイッチニュートリノ質量が実現可能となり、右手系ニュートリノ質量が10^8–10^12 GeVに低下する。
• 有効なGUTスケールパラメータの下で、M_Xは有効パラメータ空間の大部分において一般に上昇するが、ゲージ結合定数は摂動的性質を保つ。
• LLLLおよびRRRR型d=5バリオン数を破る作用素の有効超ポテンシャル係数は明示的に導出されており、120-ペルトヒッグスチャネルからの新規寄与を含む。
• 超重いスペクトルからのしきい値補正はRGフローに顕著な影響を及ぼし、明示的な真空期待値解を伴う完全な1段階の対称性破れパターンが導出された。
• 軽いヒッグスダブルレットの微調整と統一スケールの決定により、40個の実数超ポテンシャルパラメータのうち3つが固定され、低エネルギー物理データのフィッティングに37自由パラメータが残る。