[논문 리뷰] Fermion localization and flavour hierarchy in higher curvature spacetime

Sayantan Choudhury, Joydip Mitra외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 03. 25.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 다이톤-결합 가우스-بون네 중력이 있는 브레인월드 모형에서 페르미온의 국소화가 외부 부스러기 장을 요구하지 않고도 맛 계층 문제를 자연스럽게 해결할 수 있음을 제안한다. 고차원 곡률 항과 다이톤 결합은 왼손 페르미온 모드를 국소화시키는 잠재력을 생성하며, 이는 표준모형에서 페르미온 질량 계층의 기하학적 기원을 제공한다.

ABSTRACT

Fermion localization in a braneworld model in presence of dilaton coupled higher curvature Gauss-Bonnet bulk gravity is discussed. It is shown that the left handed fermionic modes can be localized on the visible brane due to the dilaton coupled higher curvature term without the necessity of any external localizing bulk field. This offers a natural resolution of the flavour hierarchy problem in Standard Model.

연구 동기 및 목표

• 표준모형에서 페르미온 질량이 수십 개의 주기수를 넘는 폭넓은 범위를 가지는 맛 계층 문제를 해결하기 위해.
• 특히 가우스-بون네 결합이 포함된 고차원 곡률 중력 항이 왼손 페르미온을 보이는 브레인에 자연스럽게 국소화시킬 수 있는지 탐구하기 위해.
• 추가적인 부스러기 장을 도입하지 않고도 다이톤 장이 페르미온 국소화에 어떻게 기여하는지 조사하기 위해.
• 정교한 조정이나 인위적인 가정 없이도 페르미온 질량 생성을 기하학적 메커니즘으로 제공하기 위해.

제안 방법

• 다이톤 장이 가우스-بون네 불변량에 결합된 5차원 부스러기 공간을 포함하는 브레인월드 모형을 수립하기 위해.
• 다이톤과 가우스-بون네 항이 존재하는 상황에서 5차원 디рак 방정식을 풀어 효과적인 4차원 페르미온 작용을 유도하기 위해.
• 브레인에서의 국소화 행동을 결정하기 위해 영모드 파동함수 프로파일을 분석하기 위해.
• 다이톤 프로파일과 가우스-بون네 항의 상호작용이 왼손 페르미온을 잠그는 잠재력 우물을 생성함을 보여주기 위해.
• 추가적인 부스러기 스칼라 또는 게이지 장이 필요 없이도 국소화가 안정적으로 유지됨을 보여주기 위해.
• 유도된 파동함수를 사용하여 효과적인 4차원 페르미온 질량을 추출하고 관측된 값과 비교하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 부스러기 중력 작용에 포함된 가우스-بون네 항이 다이톤 장과 결합될 경우, 왼손 페르미온이 보이는 브레인에 국소화될 수 있는가?
• RQ2 고차원 곡률 항의 포함이 외부 부스러기 장 없이도 페르미온을 국소화하는 데 필요한 조건을 제거하는가?
• RQ3 유도된 페르미온 질량 스펙트럼이 관측된 표준모형의 맛 계층을 자연스럽게 재현할 수 있는가?
• RQ4 다이톤 프로파일이 페르미온 국소화를 위한 효과적 잠재력의 형태에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 브레인 기하학과 결합 파rameter의 변화에 대해 국소화 메커니즘이 안정적이고 강건한가?

주요 결과

• 다이톤-결합 가우스-بون네 항은 5차원 부스러기 공간에 효과적으로 왼손 페르미온 영모드를 국소화시키는 잠재력 우물을 생성한다.
• 스칼라 또는 게이지 장과 같은 추가 부스러기 장이 필요 없이 국소화가 발생하므로 순수 기하학적 메커니즘이 된다.
• 효과적인 4차원 페르미온 질량은 다이톤과 가우스-بون네 항의 상호작용에 의해 결정되는 영모드 파동함수의 형태에 의해 결정된다.
• 추가 차원에서의 파동함수 겹침의 지수적 감쇠 덕분에 질량 계층이 자연스럽게 생성된다.
• 모델은 관측된 페르미온 질량 스펙트럼과 일치하며, 맛 계층 문제에 대한 기하학적 설명을 제공한다.
• 다이톤 및 곡률 결합 파rameter의 작은 변형에 대해서도 국소화가 안정하므로 메커니즘의 강건성이 입증된다.