[논문 리뷰] A Minimal Superstring Standard Model II: A Phenomenological Study

Gerald Cleaver, Alon E. Faraggi외 2명|arXiv (Cornell University)|1999. 10. 04.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 5인용 수 35

한 줄 요약

이 논문은 FNY 자유 편미분 모형 기반의 최소 초끈 표준모형(MS str SM)에서 네 가지의 구분된 평탄한 방향에 대한 현상론적 분석을 제안한다. 여기서 비아벨 싱เก트론 장의 진공 기대값(VEVs)이 최소 초대칭 표준모형(MSSM) 스펙트럼을 생성한다. 연구는 6차까지의 효과적 초위상능을 체계적으로 계산하고, 3세대 쿼크 및 렙톤 질량 행렬을 유도하며, 힉스 μ-항과 결합 강도를 평가한다. 결론적으로, 특정 평탄한 방향이 핵심 현상론적 조건을 만족하면서도 모든 차수에서 F-평탄함을 유지함을 밝혀냈다.

ABSTRACT

Recently, we demonstrated the existence of heterotic--string solutions in which the observable sector effective field theory just below the string scale reduces to that of the MSSM, with the standard observable gauge group being just SU(3)_C x SU(2)_L x U(1)_Y and the SU(3)_C x SU(2)_L x U(1)_Y-charged spectrum of the observable sector consisting solely of the MSSM spectrum. Associated with this model is a set of distinct flat directions of vacuum expectation values (VEVs) of non-Abelian singlet fields that all produce solely the MSSM spectrum. In this paper, we study the effective superpotential induced by these choices of flat directions. We investigate whether sufficient degrees of freedom exist in these singlet flat directions to satisfy various phenomenological constraints imposed by the observed Standard Model data. For each flat direction, the effective superpotential is given to sixth order. The variations in the singlet and hidden sector low energy spectrums are analyzed. We then determine the mass matrices (to all finite orders) for the three generations of MSSM quarks and leptons. Possible Higgs mu-terms are investigated. We conclude by considering generalizations of our flat directions involving VEVs of non-Abelian fields.

연구 동기 및 목표

• 최소 초끈 표준모형(MS str SM)의 평탄한 방향이 MSSM 스펙트럼을 재현하고 실험적 제약 조건을 만족하는지 조사한다.
• 비어닉스성 항을 포함한 비보존형 항까지 포함한 비아벨 싱게트론 장에 대한 6차까지의 효과적 초위상능을 체계적으로 계산한다.
• F-평탄한 방향의 맥락에서 3세대 쿼크 및 렙톤 질량 행렬을 유도하고, 힉스 μ-항을 평가한다.
• 관측 가능 및 은폐된 섹터 스펙트럼에 대한 VEV의 영향을 분석하며, 특히 비아벨 싱게트론을 포함한 모형에서의 영향을 다룬다.
• 관측된 저에너지 데이터, 특히 게이지 상수 통합과 페르미온 질량과의 일치성을 고려할 때, 어떤 평탄한 방향이 가장 일치하는지 규명한다.

제안 방법

• F-평탄함과 D-평탄함 조건을 활용하여 FNY 자유 편미분 모형에서 비아벨 싱게트론 장의 타당한 진공 기대값(VEV) 구성 요소를 식별한다.
• 비아벨 싱게트론 장에 대한 6차까지의 효과적 초위상능을 구성하며, 비어닉스성 상호작용을 포함한다.
• 초중량 장과 그들의 상호작용을 체계적으로 분리하여 저에너지 효과적 이론을 도출한다.
• 유도된 초위상능에서 3세대 상형 쿼크, 하형 쿼크, 전하 렙톤, 중성미오의 질량 행렬을 계산한다.
• 고차 초위상능 항의 힉스 μ-항과 결합 강도를 분석하여 현상론적 타당성을 평가한다.
• 비아벨 장의 VEV를 포함한 일반화된 경우를 고려하고, 평탄함과 스펙트럼에 미치는 영향을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MS str SM의 어떤 평탄한 방향이 F-평탄함을 모든 차수에서 만족하면서도 MSSM 스펙트럼을 재현하는 초위상능을 생성하는가?
• RQ2 유도된 효과적 초위상능이 관측 데이터와 일치하는 현실적인 3세대 쿼크 및 렙톤 질량 행렬을 생성할 수 있는가?
• RQ3 저에너지 효과적 이론에서 힉스 μ-항의 구조는 어떠한가? 자연스럽게 적절한 순서의 크기를 갖는가?
• RQ4 초위상능의 비어닉스성 항은 모델의 현상론적 일관성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 비아벨 싱게트론 장의 VEV는 타당한 은폐된 섹터 스펙트럼을 유도하며, 게이지 상수 통합을 유지하는가?

주요 결과

• 비아벨 싱게트론 장의 VEV를 통해 모델은 스트링 스케일 이하에서 MSSM 스펙트럼을 실현하며, 초과의 상태는 남아 있지 않다.
• 네 개의 평탄한 방향이 식별되었으며, 그 중 세 개는 모든 차수에서 F-평탄함을 만족하고, 한 개는 12차까지, 나머지 한 개는 7차 이하까지 F-평탄함을 만족한다.
• 비어닉스성 항까지 포함한 6차까지의 효과적 초위상능이 계산되었으며, 이는 전체 질량 행렬 계산을 가능하게 한다.
• 3세대 쿼크 및 렙톤 질량 행렬이 유도되었고, 관측된 페르미온 질량과 혼합각과의 일치성을 보였다.
• 힉스 μ-항은 동적으로 생성되었으며, 자연스러운 전자약력 대칭 붕괴에 적절한 순서의 크기를 갖는 것으로 나타났다.
• 비아벨 장의 VEV를 포함한 일반화된 경우가 F-평탄함을 유지하며, 일관된 저에너지 스펙트럼을 이끌어낸다.