[論文レビュー] The spin-charge-family theory is explaining the origin of families, of the Higgs and the Yukawa couplings

N. S. Mankoč Borštnik|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

スピン-電荷家族理論は、14次元時空における統一的枠組みからフェルミオン家族の起源、ヒッグス機構、ヤコビ係数が生じることを提案する。ここではスピンローラーが2種類のスピン接続およびビーグラに相互作用する。理論は4つの観測可能な家族（第4家族はLHCで検出可能かもしれない）と、ダークマターとして安定な第5家族を予測する。標準模型のヒッグスおよびヤコビ係数は、すべてのゲージ群および家族群の下で随伴表現をとる複数のスカラー場の低エネルギー有効現象として現れる。

ABSTRACT

The spin-charge-family theory offers a possible explanation for the assumptions of the standard model - for the charges of a family members, for the gauge fields, for the appearance of families, for the the scalar fields - interpreting the standard model as its low energy effective manifestation. The spin-charge-family theory predicts at the low energy regime two decoupled groups of four families of quarks and leptons. The predicted fourth family waits to be observed, while the stable fifth family is the candidate to form the dark matter. The Higss and Yukawa couplings are the low energy effective manifestation of several scalar fields, all with the bosonic (adjoint) representations with respect to all the charge groups, with the family groups included. Properties of the families are analysed and relations among coherent contributions of the loop corrections to fermion properties discussed, including the one which enables the existence of the Majorana neutrinos. The appearance of several scalar fields is presented, their properties discussed, it is explained how these scalar fields can effectively be interpreted as the {\em standard model} Higgs (with the fermion kind of charges) and the Yukawa couplings, and a possible explanation why the Higgs has not yet been observed offered. The relation to proposals that the Yukawas follow from the SU(3) family (flavour) group, having the family charges in the fundamental representations of these groups, is discussed. The spin-charge-family theory predicts that there are no supersymmetric partners of the observed fermions and bosons.

研究の動機と目的

• フェルミオン家族の起源、その数および質量行列を統一的理論枠組み内で説明すること。
• ヒッグス機構およびヤコビ係数を、下位のスカラー場から低エネルギー有効現象として導出すること。
• 安定な第5家族のフェルミオンから生じるダークマターを説明すること。
• 高次元理論においてスピンおよび電荷の自由度を統一し、低エネルギーで標準模型に還元されることを実現すること。
• この理論内でのメジャノネーター質量の発生メカニズムを、コherentループ補正を通じて提供すること。

提案手法

• 理論は、スピンローラーとゲージ場を含む14次元（d=14）時空作用から出発し、2種類の異なるスピン接続場およびビーグラを含む。
• SO(1,7)×U(1)II×SU(3)からSO(1,3)×SU(2)I×SU(2)II×U(1)II×SU(3)への対称性の破れが、質量行列およびゲージボソン質量を生成する。
• 1+3次元部分空間における左ラムス・ディルスピンローラーは弱アイソスピンを担うが、右ラムスのパートナーは弱電荷を持たない。これは標準模型と整合的である。
• スカラー場の真空期待値（ビーグラおよびスピン接続から導出）がフェルミオン質量および有効ヤコビ係数を生成する。
• カルタン部分代数生成子および非カルタンの上昇・下降作用素を用いて、明確なヘリシティおよび家族量子数を持つ状態を構成する。
• 標準模型のヒッグスおよびヤコビ係数の出現は、すべてのゲージ群および家族群の下で随伴表現をとる複数のスカラー場の低エネルギー有効現象として解釈される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミオン家族の存在とその数を、仮定ではなく根本的理論からどのように導出できるか？
• RQ2 標準模型におけるヒッグス場およびヤコビ係数の起源は何か？ そして、より根本的なスカラー自由度からどのように現れるか？
• RQ3 この理論は、ダークマターを説明できる安定な第5家族のフェルミオンの存在を説明できるか？
• RQ4 この枠組み内でメジャノネーター質量はどのように生じるのか？ ループ補正はどのような役割を果たすのか？
• RQ5 なぜヒッグスボソンはまだ観測されていないのか？ これは、この理論においてヒッグスが複合的または有効的性質を持つためではないか？

主な発見

• 理論は低エネルギー領域でクォークおよびレプトンの4家族の2つの独立したグループの存在を予測し、第4家族はLHCで観測可能かもしれない。
• 第5家族は安定で、色および電磁気的電荷に対して中性であり、中性バリオンおよびニュートリノの形成を通じて、有効なダークマター候補である。
• ヒッグスおよびヤコビ係数は根本的ではないが、すべての電荷群（家族群を含む）の下で随伴表現をとる複数のスカラー場の有効現象として現れる。
• フェルミオン質量行列は、ビーグラおよび2種類のスピン接続に関連するスカラー場の真空期待値から生じる。
• 理論は、既知のフェルミオンおよびボソンのスーパーソリューションパートナーを予測しない。これは標準模型の多くの拡張と異なる。
• スカラー場を含むコherentループ補正により、メジャノネーターの存在が可能となり、その小さな質量を説明するメカニズムが提供される。