[논문 리뷰] Mass Hierarchies versus proton Decay in MSSM Orientifold Compactifications

Mirjam Cvetič, James Halverson외 1명|arXiv (Cornell University)|2009. 10. 12.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 46인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 마드리드 임bed딩에서의 오리엔폴드 compactification에 기반한 MSSM 유사 모델에서 페르미온 질량 계층과 양성자 붕괴 간의 상호작용을 조사한다. 주로 퀘일러 구조를 중심으로 분석하며, 4스택 퀘일러에 차원-5 양성자 붕괴 제약 조건을 통합하고 5스택 모델을 분석함으로써, 동시에 현실적인 질량 계층을 구현하고 빠른 양성자 붕괴를 억제하는 구성 요소를 규명한다. 이는 현상학적으로 타당한 스트링 모델로 향하는 실현 가능한 길을 보여준다.

ABSTRACT

We review two systematic bottom-up analyses of MSSM quivers recently performed by the authors. We extend the analysis of arXiv:0905.3379 by including constraints arising from proton decay via dimension 5 operators and present all four-stack quivers in the Madrid embedding which satisfy this additional constraint. Furthermore, we investigate and make precise the interplay between mass hierarchies obtained via factorizable Yukawa textures and the presence of dimension 5 proton decay operators in MSSM orientifold compactifications. We discuss this issue in a five-stack quiver, first presented in arXiv:0909.4292, which exhibits proper mass hierarchies and no rapid proton decay.

연구 동기 및 목표

• 이전의 MSSM 퀘일러 분석을 확장하여 차원-5 양성자 붕괴 연산자에서 유래하는 제약 조건을 통합하는 것.
• 마드리드 임bed딩에서 질량 계층과 양성자 붕괴 제약 조건을 동시에 만족하는 4스택 퀘일러를 규명하는 것.
• 질량 계층을 생성하는 인수분해 가능 양하이드 텍스처와 유해한 차원-5 양성자 붕괴 연산자 존재 간의 상호작용 가능성을 조사하는 것.
• 정확한 양하이드 상수와 억제된 양성자 붕괴를 갖는 5스택 퀘일러 모델을 제시하고 분석하는 것.

제안 방법

• 마드리드 임bed딩 프레임워크를 사용하여 오리엔폴드 compactification 내의 MSSM 퀘일러에 대한 체계적인 하향식 분석.
• 퀘일러 모델 분류에 차원-5 양성자 붕괴 연산자에서 유래하는 제약 조건을 통합하는 것.
• 퀘일러 프레임워크 내에서 계층적인 페르미온 질량을 생성하기 위해 인수분해 가능 양하이드 텍스처를 사용하는 것.
• 통제 가능한 양하이드 상수와 억제된 양성자 붕괴를 갖는 5스택 퀘일러 모델의 명시적 구성과 분석.
• 모델 예측을 양성자 수명과 페르미온 질량 비율에 대한 현상학적 제약 조건과 비교하는 것.
• 군론적 및 게이지-역학적 제약 조건을 적용하여 MSSM 유사 저에너지 물리학과의 일관성을 확보하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 마드리드 임bed딩에서의 어떤 4스택 퀘일러 구성이 차원-5 연산자에서 기인한 양성자 붕괴 제약 조건과 질량 계층 생성을 동시에 만족하는가?
• RQ2 MSSM 오리엔폴드 compactification에서 인수분해 가능 양하이드 텍스처는 유해한 차원-5 양성자 붕괴 연산자 존재와 어떻게 상호작용하는가?
• RQ3 5스택 퀘일러 모델은 빠른 양성자 붕괴를 피하면서도 현실적인 페르미온 질량 계층을 달성할 수 있는가?
• RQ4 게이지 군 구조와 D-brane 구성은 위험한 양성자 붕괴 모드를 억제하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 양성자 붕괴와 질량 계층 제약 조건이 MSSM 오리엔폴드 프레임워크 내에서 타당한 퀘일러 모델을 어떻게 공동으로 제약하는가?

주요 결과

• 마드리드 임bed딩 내에서 차원-5 연산자에서 기인한 양성자 붕괴 제약 조건을 만족하는 모든 4스택 퀘일러가 시스템적으로 규명되었다.
• arXiv:0909.4292에 제시된 5스택 퀘일러 모델은 인수분해 가능 양하이드 텍스처를 통해 적절한 페르미온 질량 계층을 실현하였다.
• 이 5스택 모델은 빠른 양성자 붕괴를 보이지 않아, 질량 계층 생성과 양성자 안정성 간의 호환성을 시사한다.
• 분석 결과, 인수분해 가능 양하이드 텍스처와 차원-5 양성자 붕괴 연산자가 게이지 및 물질 구성이 철저히 조정된 경우에만 제어 가능한 방식으로 공존할 수 있음을 입증하였다.
• 결과적으로, 추가 대칭을 도입하지 않고도 오리엔폴드 compactification 내에서 타당한 MSSM 유사 모델을 구성할 수 있음을 보여주었다.
• 본 연구는 질량 계층과 양성자 붕괴 제약 조건을 모두 만족하는 구체적이고 현상학적으로 타당한 퀘일러 모델을 제공하며, 스트링 이론 내 하향식 모델 구축 프로그램을 진전시켰다.