[논문 리뷰] MSSM GUT String Vacua, Split Supersymmetry and Fluxes

E.G. Floratos, Christos Kokorelis|ArXiv.org|2006. 07. 26.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 33인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 토로이드 orientifold에서의 IIA형 스트링 compactification을 통해, 3세대 MSSM 스펙트럼과 Pati-Salam 게이지 군을 실현하는 최초의 완전히 일관된 비초월 대칭 스트링 진공을 구축한다. 이 진공은 $2.04 \times 10^{16}$ GeV에서 현실적인 게이지 커플링 통합과 함께 질량을 가진 초과 입자들을 포함하며, 초월 대칭을 붕괴시키기 위해 교차하는 D6-브레인과 플럭스를 통해 실현된다. 이는 다른 N'=1 초월 대칭을 유지하는 메신저 섹터를 통해 실현되며, 보편적인 스레프톤/스키워크 질량과 힉스티노 유사 LSP를 가진 스트링 이론적 실현인 분리 초월 대칭을 가능하게 한다.

ABSTRACT

We show that previous proposals to accommodate the MSSM with string theory N=0 non-supersymmetric compactifications coming from intersecting D6-branes may be made fully consistent with the cancellation of RR tadpoles. In this respect we present the first examples of non-supersymmetric string Pati-Salam model vacua with starting observable gauge group $SU(4)_c SU(2)_L SU(2)_R$ (SU(2) from Sp(2)'s) that accommodate the spectrum of the 3 generation MSSM with a gauged baryon number with all extra exotics (either chiral or non-chiral) becoming massive and all MSSM Yukawas realized. The N=1 supersymmetry of the visible sector is broken by an extra supersymmetry messenger breaking sector that preserves a different N$^{\prime}$=1 susy, exhibiting the first examples of stringy gauge mediated models. Due to the high scale of the models, these models are also the first realistic examples of carriers of stringy split supersymmetry exhibiting universal slepton/squark masses, massive string scale gauginos, {\em unification of SU(3), SU(2) gauge couplings at} $2.04 imes 10^{16}$ GeV, a stable proton and the appearance of a landscape split SM with chiral fermions and only Higgsinos below the scale of susy breaking; the LSP neutralino candidate could also be only Higgsino or Higgsino-Wino mixture. We also add RR, NS and metric fluxes as every intersecting D-brane model without fluxes can be accommodated in the presence of fluxes. The addition of metric fluxes in the toroidal lattice also stabilizes the expected real parts of all in AdS closed string moduli (modulo D-term affects), leaving unfixed only the imaginary parts of Kähler moduli.

연구 동기 및 목표

• 무거운 초과 입자가 없는 3세대 MSSM 스펙트럼을 실현하는 완전히 일관된 비초월 대칭 스트링 진공을 구축하는 것.
• 토로이드 orientifold에서의 비초월 대칭 교차 D6-브레인 모델에서 RR 타드포일을 상쇄시키는 것.
• $2.04 \times 10^{16}$ GeV에서 실현 가능한 모델을 통해 게이지 커플링 통합과 안정한 양성자를 실현하는 것.
• 플럭스와 초월 대칭 붕괴를 통해 MSSM을 질량을 가진 추가 상태들과 함께 Pati-Salam GUT 프레임워크에 통합하는 것.
• 보편적인 스칼라 질량과 힉스티노 유사 LSP를 가진 스트링 이론적 분리 초월 대칭의 실현을 제공하는 것.

제안 방법

• 보편적인 N=1 초월 대칭을 보존하는 가시 영역에서의 토로이드 orientifold에서의 IIA형 스트링 compactification을 구성하는 것.
• 복소 구조 모듈리와 캬일러 모듈리(실수 부분)를 안정화시키기 위해 RR, NS, 그리고 메트릭 플럭스를 도입하는 것. 이로써 오직 허수 부분만 남아 있게 한다.
• Pati-Salam 게이지 군 $SU(4)_c \times SU(2)_L \times SU(2)_R$를 통해 D-브레인 교차를 이용해 MSSM 편재 스펙트럼(오른쪽 수동 중성미온 포함)을 실현하는 것.
• 다른 N'=1 초월 대칭을 유지하는 초월 대칭 붕괴 메신저 섹터를 도입하여 게이지 매개 분리 구조를 유도하는 것.
• 특수한 해를 통해 RR 타드포일 조건을 명시적으로 해결함으로써 타드포일 상쇄를 확보하는 것. 이는 $\rho = 1, 1/3$ 및 $\epsilon = \tilde{\epsilon}$ 경우에도 적용된다.
• 플럭스 유도 질량 항을 통해 모든 편재 및 비편재 초과 입자에 질량을 주어, 경량 초과 입자가 남지 않도록 보장하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IIA형 스트링 이론에서의 비초월 대칭 교차 D6-브레인 모델이 경량 초과 입자가 없는 3세대 MSSM 전체 스펙트럼을 실현할 수 있는가?
• RQ2 비초월 대칭 D-브레인 모델에서 RR 타드포일을 상쇄시키면서도 현실적인 게이지 커플링 통합과 양성자 안정성을 유지할 수 있는가?
• RQ3 D-브레인 교차와 플럭스를 통해 스트링 이론적 모델이 보편적인 스칼라 질량과 힉스티노 유사 LSP를 가진 분리 초월 대칭을 실현할 수 있는가?
• RQ4 RR, NS, 메트릭 플럭스는 이러한 진공에서 모듈리들을 어떻게 안정화시키며, 저에너지 유효 이론의 구조에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 모든 초과 입자가 질량을 가지며 모든 MSSM 요크형 상호작용이 실현된 비초월 대칭 스트링 compactification에 Pati-Salam GUT 프레임워크를 일관되게 통합할 수 있는가?

주요 결과

• 논문은 Pati-Salam 게이지 군 $SU(4)_c \times SU(2)_L \times SU(2)_R$를 가진 최초의 비초월 대칭 스트링 진공을 제시하며, 오른쪽 수동 중성미온을 포함한 3세대 MSSM 전체 스펙트럼과 질량이 없는 초과 입자가 없는 상태를 실현한다.
• 모든 편재 및 비편재 초과 입자들이 플럭스 유도 질량 항과 요크형 상호작용을 통해 질량을 가지며, 이는 안정한 양성자와 추가적인 경량 상태의 존재를 방지한다.
• 모델은 $2.04 \times 10^{16}$ GeV에서 게이지 커플링 통합을 실현하며, SU(5)-유사 모델에서 $\sin^2\theta_W = 3/8$를 얻는다.
• 보편적인 스레프톤 및 스키워크 질량, 스트링 스케일의 질량을 가진 게이지닌, 힉스티노 유사 또는 힉스티노-와이노 LSP를 가진 스트링 이론적 분리 초월 대칭을 실현한다.
• 메트릭 플럭스는 모든 닫힌 스트링 모듈리(카일러 및 복소 구조)의 실수 부분을 안정화시키며, 오직 카일러 모듈리의 허수 부분만 남아 있게 한다.
• 모델은 명시적인 해를 통해 $\rho = 1, 1/3$ 및 $\epsilon = \tilde{\epsilon}$ 경우에 대해 RR 타드포일 상쇄와 완전히 일관되며, 이는 모든 조건을 충족시킨다.