[論文レビュー] Updated values of running quark and lepton masses at GUT scale in SM, 2HDM and MSSM

Kalpana Bora|arXiv (Cornell University)|Jun 26, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 20

ひとこと要約

本稿は、標準模型（SM）、2ヒッグスダブルレット模型（2HDM）、最小 supersymmetric standard model（MSSM）において、最新の実験データと2ループの整合性保持方程式（RGEs）を用いて、グルーブン統一理論（GUT）スケール（2×10¹⁶ GeV）におけるクォークおよび電荷を帯びたレプトンの走行質量を更新する。主な貢献は、従来の値の大幅な見直しであり、更新された質量は以前の結果と顕著に異なり、GUTにおけるより正確なニュートリノ質量の計算およびフェルミオン質量モデル構築を可能にする。

ABSTRACT

Updated values of running quark and lepton masses at GUT (Grand unified theories) scales are important for fermion mass model building, and to calculate neutrino masses, in GUTs . We present their values at GUT scales, in SM, MSSM and 2HDM theories, using the latest values of running quark and lepton masses.

研究の動機と目的

• SM、2HDM、MSSMにおけるGUTスケール（2×10¹⁶ GeV）での走行クォークおよびレプトン質量の最新の値を提供すること。
• 既存の文献におけるギャップを埋めるために、過去の研究から使用された古くなった入力値を、現在のPDGデータと向上した整合性保持スキームに置き換えること。
• 大統一理論（GUTs）および標準模型を超えるモデルにおけるニュートリノ質量およびフェルミオン質量テクスチャのより正確な計算を可能にすること。
• Yukawa結合定数、ゲージ結合定数、真空期待値（VEVs）を別々に進化させることで、現代の整合性保持方程式（RGE）技術と整合性を保つこと。
• 既知のベンチマークを再現し、先行研究と比較することで、新しい結果の信頼性を検証し、スキームおよび入力の違いに起因する乖離を強調すること。

提案手法

• SMおよびMSSMにおけるYukawa結合定数、ゲージ結合定数、ヒッグス真空期待値（VEVs）の2ループRGEsを用いて、低エネルギー スケールからGUTスケールへの質量の進化を実施した。
• 2HDMでは、モデルの複雑さとこのレベルでの精度要件の低さを考慮し、1ループRGEsを適用した。
• 計算の一貫性を確保するため、既知の公式を用いて質量を$\bar{\mathrm{MS}}$スキームから$\overline{\mathrm{DR}}$スキームに変換した。
• 電弱スケールにおけるクォークおよびレプトン質量の入力として、最新の粒子データグループ（PDG）の値を用い、更新されたトップクォーク質量を含めた。
• 電弱スケールからGUTスケール（2×10¹⁶ GeV）へのスケール進化を実施し、各理論における段階的効果および走行を考慮した。
• DasとParida（2012）のベンチマーク値を再現することで、計算フレームワークの正しさを確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最新の実験的入力と向上したRGE処理が、GUTスケールにおけるフェルミオン質量の予測に与える影響は何か？
• RQ2 SM、2HDM、MSSMにおける更新されたクォークおよびレプトンの走行質量が、GUTスケールで従来の値とどのように異なるか？
• RQ3 2HDMおよびMSSMにおける$\tan\beta$の変動が、GUTスケールにおける走行質量に与える影響はどの程度か？
• RQ4 XingらおよびDasとParidaの報告とは結果がどのように異なるのか。これはフェルミオン質量走行におけるスキーム依存性に何を示唆するのか？
• RQ5 GUTスケールにおけるニュートリノ質量モデルおよびフェルミオン質量テクスチャの構築に、新しい質量値がどのように影響するか？

主な発見

• SMにおけるGUTスケールでの走行トップクォーク質量は80.4472⁺².⁹¹²⁸₋₂.⁶¹⁵⁸ GeVであり、過去の推定値とは顕著に異なる。
• MSSMにおいて$\tan\beta = 55$の場合、GUTスケールでのトップクォーク質量は80.4472⁺².⁹¹²⁸₋₂.⁶¹⁵⁸ GeVであり、$\tan\beta$および整合性保持スキームに強く依存していることが示された。
• 2HDMにおいて$\tan\beta = 55$の場合、GUTスケールでのトップクォーク質量は77.3752⁺¹.⁴⁷⁴¹₋¹.⁴¹⁸⁷ GeVであり、以前の値と比較して顕著な低下が見られた。
• SMにおけるストレンジクォーク質量はGUTスケールで17.6702⁺⁴.⁹²³³₋⁴.⁶⁹⁵⁰ MeVであり、入力パラメータおよびRGE進化への感受性から大きな不確実性を示している。
• 電荷を帯びたレプトン質量は、モデル間で最小限の変化を示し、SMにおける電子質量は0.3585⁺⁰.⁰⁰⁰¹₋⁰.⁰⁰⁰² MeVであり、従来の結果と整合的である。
• 本結果は、DasとParida（2012）およびXingらの報告とは顕著に異なるが、主に更新された入力、スキーム変換、YukawaおよびVEV進化の別々の取り扱いに起因する。