[논문 리뷰] Dark Matter in Lepto-Baryonic Left-Right Theories

Sudhanwa Patra|arXiv (Cornell University)|2015. 12. 15.

Computational Physics and Python Applications인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 렙톤 및 바리온 수 대칭이 국소적이고, 페르미온 트리플릿의 중성 성분에서 유래하는 타당한 암흑물질 후보를 규명하는 렙톤-바리온 대칭의 좌우 대칭 게이지 이론을 제안한다. 게이지 이상 보상 조건은 이러한 상태를 필요로 하며, 이론이 힉스 메커니즘을 통해 표준모형으로 붕괴될 때 자연스럽게 암흑물질로 나타난다.

ABSTRACT

A Lepto-Baryonic Left-Right symmetric theory is considered where leptons and baryons are local gauge symmetries. These theories are generally anomalous and the possible gauge anomaly free solutions for these theories are presented here. This paper also shows different ways in which Lepto-Baryonic Left-Right theories are broken down to Standard Model gauge group which further breaks down to low energy by SM Higgs boson. It is found that the neutral component of fermion triplets can be a viable dark matter candidate originally introduced for gauge anomaly cancellation. The other dark matter possibilities within this Lepto-Baryonic Left-Right symmetric theories are also presented.

연구 동기 및 목표

• 렙톤과 바리온 수에 대한 국소 대칭을 가진 게이지 불변의 렙톤-바리온 좌우 이론을 구축하기.
• 이론에서 발생하는 게이지 이상을 일관된 이상 없음 해법을 식별함으로써 해결하기.
• 좌우 게이지 군에서 표준모형 게이지 군으로 이르는 대칭 붕괴 패턴을 탐색하기.
• 모델 내에서 타당한 암흑물질 후보를 식별하기, 특히 중성 페르미온 트리플릿 성분에 초점 맞추기.

제안 방법

• 렙톤 및 바리온 수에 대한 국소 대칭을 가진 비아벨 게이지 이론을 수립하기.
• U(1) 및 비아벨 게이지 군에 대한 이상 보상 조건을 사용해 게이지 이상을 분석하기.
• 히긴스 메커니즘을 통해 좌우 게이지 군에서 표준모형 군으로의 대칭 붕괴 체인을 구성하기.
• 트리플릿 표현에서 유래한 중성 페르미온 상태를 잠재적 암흑물질 후보로 식별하기.
• 양자수와 결합 상수를 검토함으로써 이러한 상태가 암흑물질로서의 타당성을 평가하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 국소 렙톤 및 바리온 수 대칭을 가진 렙톤-바리온 좌우 이론에서 이상 없음 구성은 어떤 것이 존재하는가?
• RQ2 히긴스 메커니즘을 통해 좌우 게이지 대칭이 어떻게 표준모형 게이지 군으로 붕괴될 수 있는가?
• RQ3 게이지 이상 보상으로 인해 페르미온 트리플릿의 중성 성분이 타당한 암흑물질 후보가 될 수 있는가?
• RQ4 중성 트리플릿 외에 이 이론 프레임워크 내에서 다른 암흑물질 후보는 무엇이 있는가?

주요 결과

• 중성 페르미온 트리플릿 성분은 게이지 이상 보상에서 기인함으로써 타당한 암흑물질 후보로 부상한다.
• 이론 내 이상 없음 해법은 특정 페르미온 표현을 요구하며, 이는 암흑물질 후보를 포함한다.
• 이론은 좌우 군에서 표준모형 군으로의 대칭 붕괴 경로를 다수 허용한다.
• 이 암흑물질 후보는 양자수의 특성으로 인해 안정하며, 게이지 상호작용을 통한 붕괴가 일어나지 않는다.
• 이 모델 내에는 다른 암흑물질 가능성도 존재하지만, 중성 트리플릿은 특히 자연스럽게 떠오른다.
• 추가적인 전역 대칭을 도입하지 않고도 암흑물질가 실현되며, 이는 게이지 구조와 이상 보상에 의존한다.