[논문 리뷰] A SUSY SU(6) GUT model with Pseudo-Goldstone Higgs Doublets

A. E. Cárcamo Hernández, Rakibur Rahman|arXiv (Cornell University)|2010. 07. 02.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 24인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 평탄한 추가 차원과 브레인을 가진 모형에서 비벡터형 힉스 양자장이 존재하는 초대칭 SU(6) 대통합 이론(GUT)을 제안한다. 이 모형은 힉스 쌍중항을 페어드-나무-골드스톤 보손(PNGB)으로 실현하며, 모든 미분 순서에서의 양자역학적 보존을 보장한다. 각기 다른 브레인에 국한된 힉스 다중항을 통해 전역 대칭이 자동으로 유지되어 쌍중항-삼중항 분리 문제를 모든 미분 순서에서 보존한다. 이는 경량의 힉스 쌍중항을 자연스럽게 유지하면서 삼중항은 무거운 상태로 유지한다. 주요 결과는 국소화된 요카다 상호작용과 억제된 고차원 연산자를 통해 계층적인 질량과 혼합 각도를 갖는 현실적인 페르미온 질량 패턴을 도출하는 데 있다.

ABSTRACT

We present a novel way of realizing the pseudo-Nambu-Goldstone boson mechanism at all orders in perturbation theory, for the doublet-triplet splitting in supersymmetric grand unified theories. The global symmetries of the Higgs sector are attributed to a non-vectorlike Higgs content, which is consistent with unbroken supersymmetry in a scenario with flat extra dimensions and branes. We also show how in such a model one can naturally obtain a realistic pattern for the Standard Model fermion masses and mixings.

연구 동기 및 목표

• 초대칭 GUT에서 미세조정이 없는 쌍중항-삼중항 분리 문제를 해결하기 위해.
• 모든 미분 순서에서 힉스 쌍중항을 페어드-나무-골드스톤 보손(PNGB)으로 실현하기 위해.
• 초대칭 SU(6) GUT 프레임워크 내에서 SM 페르미온 질량과 혼합의 현실적인 모델을 구축하기 위해.
• 평탄한 추가 차원에서 브레인에 국한된 힉스 장을 활용하여 진공에서 초대칭이 유지되도록 하기 위해.
• 유해한 힉스 양자장 간의 상호작용을 자연스럽게 억제하여 PNGB 메커니즘을 파괴하는 것을 방지하기 위해.

제안 방법

• 평탄한 5차원 시공간에서 하나의 추가 차원을 가진 비벡터형 힉스 구성요소를 사용하며, 편미분 다중항을 각기 다른 브레인에 국한시킨다.
• 힉스 양자장에 대해 전역 대칭 SU(6)Σ × SU(6)Φ를 도입하고, 이는 자동으로 SU(4)c × SU(2)L × U(1) × SU(5)로 대칭이 깨진다. 이로 인해 평탄한 방향이 형성된다.
• 빛의 힉스 쌍중항은 Σ와 Φ/Φ̄ 다중항의 선형 조합에서 유래하는 두 개의 영 모드로 나타나며, 전역 대칭에 의해 보호된다.
• 브레인에 국한된 위치로 인해 초위상 상호작용 ΦΣΦ̄와 같은 상호작용이 없어지며, 이는 전역 대칭의 명시적 위반을 방지한다.
• 페르미온 질량은 국소화된 요카다 상호작용을 통해 생성되며, 고차원 연산자에 의해 억제된다. 토포 쿼크는 SU(6)의 20-플렛에서 O(1)의 상호작용을 얻는다.
• 모형은 게이지 커플링의 통합을 유지하며, 올바른 전자약 대칭 깨짐 스케일을 유지한다. 빛의 힉스는 주로 Σ 다중항에서 유래한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 초대칭 GUT에서 미세조정 없이 쌍중항-삼중항 분리 문제를 어떻게 해결할 수 있는가?
• RQ2 모든 미분 순서에서 힉스 쌍중항을 페어드-나무-골드스톤 보손(PNGB)으로 실현할 수 있는가?
• RQ3 초대칭 SU(6) GUT에서 SM 페르미온 질량과 혼합의 현실적인 패턴을 어떻게 생성할 수 있는가?
• RQ4 유해한 힉스 양자장 간의 상호작용이 PNGB 메커니즘을 파괴하는 것을 방지하는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 정상적인 전자약 대칭 깨짐 패턴을 확보하면서도 진공에서 초대칭이 유지되는가?

주요 결과

• 힉스 쌍중항은 진공에서 평탄한 방향의 결과로 나타나는 페어드-나무-골드스톤 보손(PNGB)으로 식별되며, 전역 대칭 SU(6)Σ × SU(6)Φ에 의해 보호된다.
• 모형은 자연스러운 쌍중항-삼중항 분리를 달성한다. 전자약 힉스 쌍중항은 경량(약 100 GeV)을 유지하지만, 색 쌍중항 파트너는 무거운(약 10^16 GeV) 상태를 유지하며, 이는 미세조정이 필요로 하지 않는다.
• 빛의 힉스 쌍중항은 주로 Σ 다중항으로 구성되어 있으며, 혼합 파라미터 φ > σ를 만족하여 sin²θW의 성공적인 예측과 일치한다.
• ΦΣΦ̄와 같은 상호작용의 부재는 브레인에 국한된 위치로 인해 보장되며, 이는 전역 대칭을 자동으로 유지하고 명시적 위반을 방지한다.
• 모형은 현실적인 페르미온 질량 스펙트럼을 생성한다. 토포 쿼크는 O(1)의 요카다 커플링을 얻으며, 더 가벼운 페르미온들은 억제된 고차원 연산자를 통해 유도된다.
• 1세대 페르미온 질량, 특히 전자는 여러 기여의 미묘한 상쇄로 인해 작은 질량을 갖게 되며, 이는 일관되게 유지된다.