[論文レビュー] Truly Minimal Unification : Asymptotically Strong Panacea ?

Charanjit S. Aulakh|ArXiv.org|Jul 12, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、超対称性の統一理論（SUSY GUT）において、約10^17 GeVのエネルギースケールで漸近的クーリング（AS）が発現し、単一スレート凝縮相によってゲージ対称性が閉じ込められることを提案する。最小限のヒッグス内容と凝縮相の力学によって、階層問題と陽子崩壊の問題が統一的かつ動的に解決される。UV強いN=1超対称ゲージ・キラル理論のダイナミクスが量子相転移を引き起こし、有効なN=1超重力理論とソフトなSUSY破れを生じさせ、長年のGUTの問題を統一的かつ動的に解決する。

ABSTRACT

We propose Susy GUTs have a UV attractor at E ~ Lambda_{cU} ~ 10^{17} GeV where gauge symmetries ``confine'' forming singlet condensates at scales E ~ Lambda_{cU}. The length l_U ~ Lambda_{cU}^{-1} characterizies the size of gauge non- singlet particles yielding a picture dual to the Dual Standard model of Vachaspati. This Asymptotic Slavery (AS) fixed point is driven by realistic Fermion Mass(FM) Higgs content which implies AS. This defines a dynamical morphogenetic scenario dependent on the dynamics of UV strong N=1 Susy Gauge-Chiral(SGC) theories. Such systems are already understood in the AF case but ignored in the AS case. Analogy to the AFSGC suggests the perturbative SM gauge group of the Grand Desert confines at GUT scales i.e GUT symmetry is ``non-restored''. Restoration before confinement and self-inconsistency are the two other (less likely) logical possibilities. Truly Minimal (TM) SU(5) and SO(10) models with matter and FM Higgs only are defined; AM (adjoint multiplet type) Higgs may be introduced for a Classical Phase Transition (CPT) description. Renormalizability and R-Parity leave only the low energy (SM) data as free parameters in the TM (Quantum PT) case. Besides ab initio resolution of the Heirarchy problem and choice of Susy vacuum, fresh perspectives on particle elementarity and duality, doublet triplet splitting, proton decay suppression, soft Susy masses etc open up. ``Elastic'' (spin 2 and spin 3/2) fluctuations of the AS (or pleromal) condensate coupling universally to SM particles with length scale l_U ~ l_{Pl} imply an effective N=1 (super)gravity in the Grand Desert, in which gaugino condensates yield soft Susy breaking. The AF dogma must be proven or discarded.

研究の動機と目的

• 動的UV物理学を用いて、最小限のSUSY GUTにおける階層問題と陽子崩壊抑制を解決すること。
• 現実的なフェルミオン質量ヒッグス内容に基づく、最小限で予測可能な統一理論の枠組みを確立すること。
• 漸近的クーリング（AS）が、漸近的自由性の代替として実現可能であるかどうかを検討すること。
• プランクスケールにおけるプレモラル凝縮相の弾性揺らぎを通じて、重力とゲージ相互作用を統一すること。
• 標準模型の対称性の自発的破れを、恣意的な選択ではなくフェルミオン質量ヒッグス構造によって駆動されるものとして再定式化すること。

提案手法

• E ~ ΛcU ~ 10^17 GeVのUVアトラクタを提案し、単一スレート凝縮相によってゲージ対称性が閉じ込められることを示す。
• 双対標準模型とは異なった双対的図像を導入し、非単一スレート粒子のサイズを特徴付ける長さスケールlU ~ ΛcU^−1を導入する。
• 漸近的に強いN=1超対称ゲージ・キラル（ASSGC）理論として系をモデル化し、AFSGCの場合と同様の性質を示すが、AS領域において成り立つ。
• フェルミオン質量ヒッグス多重スケールのダイナミクスを用いて、系が漸近的クーリング固定点へ向かうように誘導する。
• lU ~ lPlにおけるAS凝縮相の弾性揺らぎ（スピン2および3/2）から、有効なN=1超重力理論を導出する。
• ゲージノ凝縮相と低エネルギー有効理論におけるソフトSUSY破れ項を結びつける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SUSY GUTにおける漸近的クーリングが、階層問題の動的かつ非摂動的解決を可能にするか？
• RQ2 自然界に質量ゼロの荷電フェルミオンが存在しないことは、ゲージダイナミクスに根本的なUV制約をもたらすか？
• RQ3 物質およびフェルミオン質量ヒッグス多重スケールのみを有する最小限のSU(5)およびSO(10) GUTが、追加の随伴ヒッグス場を除いても統一を達成可能か？
• RQ4 UV強いSUSYゲージ・キラル系のダイナミクスは、漸近的自由性のケースと比較して、統一に与える影響においてどのように異なるか？
• RQ5 ゲージノおよびヒッグス場の凝縮相が、自然にソフトSUSY破れ項と電弱真空期待値を生成可能か？

主な発見

• E ~ 10^17 GeVにおけるUV固定点は、ゲージ対称性が強いダイナミクスによって『復元されない』閉じ込め状態に対応する。
• 自然界に質量ゼロの荷電フェルミオンが存在しないことは、系が漸近的クーリングへ向かう動的制約として解釈される。
• フェルミオン質量ヒッグス内容のみで十分に漸近的クーリングを引き起こせ、追加の対称性破れ機構の必要性がなくなる。
• AS凝縮相はスピン2および3/2の弾性揺らぎを支持し、グランド・デザートスケールで有効なN=1超重力理論を生じさせる。
• ソフトSUSY破れ項はゲージノ凝縮相から自然に生じ、物性論的に必要なパrameterの動的起源を提供する。
• 最小限のヒッグス内容と閉じ込めダイナミクスにより、ダブルット・トリプレット分裂問題が解決され、陽子崩壊が微調整なしに抑制される。