[논문 리뷰] MSGUTs from Germ to Bloom : towards Falsifiability and Beyond

Charanjit S. Aulakh|ArXiv.org|2005. 06. 28.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 2인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 210 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ⊕ 10 힉스 체계를 기반으로 한 포괄적인 재규격화 가능한 SO(10) 초대칭 GUT를 제시하며, 군 이론 분해를 명시적으로 사용하여 전체 GUT 스케일 스펙트럼과 결합 상수를 계산한다. 이 모형은 양성자 붕괴와 게이지 통합을 주도하는 유일한 매개변수 ξ를 식별하여, 중성미오 진동 데이터와 이국적인 B-위반 과정을 연결하는 검증 가능한 예측을 가능하게 한다.

ABSTRACT

We review the development of minimal renormalizable SO(10) Susy GUTs. Using our $SO(10) o G_{Pati-Salam} $ label decomposition we calculated the complete GUT scale spectra and couplings and the threshold effects therefrom. The corrections to $α_G, Sin^2θ_W $ and $ M_X $ are sensitive functions of the single parameter $ξ$ that controls symmetry breaking and slow funtions of the others. Scans of the parameter space to identify regions compatible with gauge unification are shown. The tight connection between the phenomenology of neutrino oscillations and exotic ($ΔB eq 0 $) processes predicted by Susy SO(10) GUTs is discussed in the context of the recent successful fits of all available fermion mass/mixing data using the ${\bf{10 \oplus {\bar {126}}}}$ Higgs representations and Type I/II seesaw mechanisms for neutrino mass. We emphasize that {\it{the true output of these calculations should be regarded as the unitary matrices that specify the orientation of the embedding of the MSSM within the MSGUT}}. Fermion Mass fitting constraints combined with GUT spectra can falsify/constrain the MSGUT and its near relatives. An initial survey indicates that Type I Seesaw neutrino masses dominate Type II and both are too small in the perturbative MSGUT even when the mixing and mass squared splitting ratios are as per data. This motivates a detailed study of the MSGUT constraints using the outputs of the fitting of fermion data, as well as consideration of modifications/extensions of the MSGUT scenario.

연구 동기 및 목표

• 210 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ⊕ 10 힉스 체계를 사용하여 자유 매개변수를 최소화한 최소한의 재규격화 가능한 SO(10) SUSY GUT를 개발한다.
• 새로운 SO(10) → SU(4) × SU(2)L × SU(2)R 분해 기법을 사용하여 전체 GUT 스케일 스펙트럼과 결합 상수를 계산한다.
• 매개변수 공간 스캔을 통해 모형이 게이지 통합과 중성미오 진동 데이터에 일치하는지 테스트한다.
• fermion 질량 피팅에서 유니터리 매트릭스를 사용하여 ΔB ≠ 0 과정에 대한 d=5 효과적 라그랑지안을 유도한다.
• 퍼티튜브 MSGUT 프레임워크 내에서 Type I 및 Type II seesaw 메커니즘의 타당성을 평가한다.

제안 방법

• SO(10) 텐서 및 스피너 표현을 SU(4) × SU(2)L × SU(2)R 레이블로 분해하는 새로운 군 이론 기법을 사용하여 GUT 스케일의 구성 요소를 해명한다.
• 다양한 다중표현에 대해 명시적인 질량 행렬 구성(예: T̃, G̃, Ẽ, F̃, J̃, X̃)을 통해 전체 GUT 스케일 스펙트럼과 결합 상수를 계산한다.
• 재규격화군 분석(RG 분석)을 적용하여 αG, sin²θW, MX에 대한 임계값 보정을 결정하며, 이는 ξ에 민감함을 보임을 확인한다.
• fermion 질량/피팅 제약 조건에서 유도된 유니터리 매트릭스를 사용하여 양성자 붕괴에 대한 d=5 효과적 라그랑지안을 유도한다.
• 매개변수 스캔을 수행하여 게이지 통합과 중성미오 진동 데이터에 부합하는 영역을 식별한다.
• 퍼티튜브 영역 내에서 Type I 및 Type II seesaw 기여가 중성미오 질량에 미치는 영향을 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SO(10) SUSY GUT에서 210 ⊕ 126 ⊕ 126̄ ⊕ 10 힉스 체계는 전체 계산 가능한 스펙트럼을 갖는 일관되고 최소한의 모형을 제공할 수 있는가?
• RQ2 대칭 깨짐 매개변수 ξ에 따라 게이지 결합 상수 통합과 양성자 붕괴 확률은 얼마나 민감한가?
• RQ3 fermion 질량과 혼합 데이터는 MSGUT 및 그 유사체의 구조를 얼마나 강하게 제약하는가?
• RQ4 Type I 및 Type II seesaw 메커니즘은 MSGUT의 퍼티튜브 영역 내에서 타당한가?
• RQ5 ΔB ≠ 0 과정에 대한 d=5 효과적 라그랑지안은 유도될 수 있으며, 실험적 한계와의 비교를 통해 모형을 검증할 수 있는가?

주요 결과

• 모형은 매개변수 수 계산에서 최소이며, αG, sin²θW, MX에 대한 보정을 주도하는 단일 매개변수 ξ가 지배한다.
• 게이지 결합 상수 통합에 대한 임계값 보정은 ξ에 매우 민감하지만, 다른 매개변수들은 약한 영향을 미친다.
• 매개변수 스캔을 통해 게이지 통합과 부합하는 좁은 영역이 식별되어 강력한 예측 능력을 보인다.
• fermion 질량 피팅에서 유도된 유니터리 매트릭스는 모형의 진짜 출력이며, MSSM의 MSGUT 내 통합을 정의한다.
• 퍼티튜브 MSGUT에서 Type I seesaw가 Type II보다 지배적이지만, 둘 다 관측된 혼합과 질량 분리와 일치시키기에는 너무 작은 중성미오 질량을 산출한다.
• 모형은 중성미오 진동 데이터와 관측 가능한 양성자 붕괴 확률을 연결하는 d=5 효과적 라그랑지안을 예측한다.