[논문 리뷰] A string theoretic model of gauge mediated supersymmetry beaking

Mirjam Cvetič, Timo Weigand|ArXiv.org|2008. 07. 25.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 19

한 줄 요약

이 논문은 D-brane와 D-instanton을 사용한 Type I 초끈 이론에서 게이지 매개 초대칭 깨짐(GMSB)의 초끈 이론적 모델을 제안한다. 고체 끈 상태에서 유도된 수준별 4차 초위상능 항을 통해 폴로니의 장을 트리 수준에서 안정화함으로써, 강력한 테바 스케일 소프트 질량을 실현한다. 이는 D1-인스턴턴이 필요한 계층적 스케일에서 폴로니 항을 생성하는 전적으로 일관된 SU(5) GUT 모델에서 입증되었다.

ABSTRACT

We propose a robust supergravity model of dynamical supersymmetry breaking and gauge mediation, and a natural embedding in non-perturbative string theory with D-branes. A chiral field (and its mirror) charged under "anomalous" U(1)'s acts as a Polonyi field whose hierarchical Polonyi-term can be generated by string instantons. Further quartic superpotential terms arise naturally as a tree-level decoupling effect of massive string states. A robust supersymmetry breaking minimum allows for gauge mediation with soft masses at the TeV scale, which we realise for a globally consistent SU(5) GUT model of Type I string theory, with a D1-instanton inducing the Polonyi term.

연구 동기 및 목표

• 테바 스케일에서 동적 안정화된 소프트 질량을 갖는 강력한 초끈 이론적 게이지 매개 초대칭 깨짐(GMSB) 모델을 구축하기.
• 초끈 단순화에서 폴로니 장에 대해 작은 계층적 진공 기대값을 생성하는 문제를 다루기.
• 폴로니 메커니즘을 D-brane와 D-인스턴턴을 포함한 전적으로 일관된 Type I 초끈 이론 단순화에 통합하기.
• 고체 끈 상태에서 유도된 4차 초위상능 항이 폴로니 장을 안정화시켜 루프 보정에 의존하지 않도록 할 수 있음을 보여주기.
• 비임계 인스턴턴 효과와 D-항 제약 조건을 만족하는 SU(5) 게이지 군과 시각적 세트 장을 갖는 실현 가능한 GUT 모델을 실현하기.

제안 방법

• 모델은 비아교성 U(1)×U(1) 게이지 군과 이에 대해 이중 편재하는 초장 S와 S̃를 갖는 숨겨진 세트를 사용한다.
• 폴로니 항 μ²S는 강성 있는 P¹ 사이클을 감도는 D1-인스턴턴을 통해 생성되며, 인스턴턴 작용은 사이클의 부피와 끈 상수에 의해 억제된다.
• 고체 끈 상태를 통합하여 수준별 4차 초위상능 항 S²S̃²/M를 도출하며, 여기서 M ≈ Ms(끈 스케일)이다. M은 고체 모드의 결합 상수와 질량 스케일에 의해 결정된다.
• 카일러 포텐셜은 최소적( K = |S|² + |S̃|² + |q|² + |q̃|² )으로 가정하여 불안정화 보정을 방지한다.
• 시각적 세트는 게이지 군에 대해 벡터-유사 쌍 q, q̃으로 변환되는 메신저 쌍을 통해 1-루프 게이지 매개화로 연결된다.
• D9-브레인과 D5-브레인을 사용하여 토폴로지적 편향과 K-이론 제약 조건을 충족시키는 dP₄ 위의 타원적 분할 구조에서 전적으로 일관된 SU(5) GUT 모델을 구성한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 폴로니 장이 루프 보정이 아닌 트리 수준 4차 초위상능 항에 의해 안정화되는 초끈 이론적 게이지 매개 초대칭 깨짐 모델을 구성할 수 있는가?
• RQ2 D-brane와 D-인스턴턴을 포함한 전적으로 일관된 Type I 초끈 단순화에서 계층적인 폴로니 항 μ²S는 어떻게 생성될 수 있는가?
• RQ3 테바 스케일 소프트 질량에 적절한 억제 스케일을 갖는 폴로니 항을 생성하기 위해 D-인스턴턴이 충족해야 할 기하학적 및 게이지 이론 조건은 무엇인가?
• RQ4 D-항과 편향 보정 조건을 만족하면서 이 프레임워크에 일관된 SU(5) 대Unified 이론(GUT)을 통합할 수 있는가?
• RQ5 고체 끈 상태는 필요한 4차 초위상능 항을 어떻게 생성하는가? 그리고 이러한 상태의 질량 스케일 M에 대해 결과는 얼마나 민감한가?

주요 결과

• 폴로니 항 μ²S는 π*E₄의 강성 있는 P¹ 사이클을 감도는 D1-인스턴턴을 통해 생성되며, 인스턴턴 작용은 Vol(C) ≈ 2.63의 부피에 의해 억제된다.
• 플랑크 단위에서 μ² ≈ 10⁻²⁰의 필요 억제 스케일은 끈 상수 gs ≈ 0.4 이며 인스턴턴 부피 Vol(C) ≈ 2.63일 때 달성된다.
• M ≈ Ms(끈 스케일)인 S²S̃²/M 형태의 4차 초위상능 항은 폴로니 장 S를 계층적인 기대값에서 안정화시키며, 테바 스케일 소프트 질량을 갖는 강력한 GMSB를 가능하게 한다.
• SU(5) GUT 모델에서 D-항 조건은 특정 카일러 모듈리 값 r₄ = -2.63에서 카일러 콘 내에서 충족된다.
• 게이지 운동량 함수 f = f̃/(2πgs)는 αGUT ≈ 0.03을 도출하며, 약간의 낮은 통합 값이지만 필요한 인스턴턴 부피와 일관된다.
• 이 모델은 각 U(1) 게이지 군에 대해 정확히 하나의 전하를 가진 편미분 영모드를 갖는 최소 (S, S̃) 쌍을 실현하며, 비임계 초위상능의 정확한 구조를 보장한다.