[논문 리뷰] Standard Model Parameters from the Multiple Point Principle and Anti-GUT

D. L. Bennett, C.D. Froggatt외 1명|ArXiv.org|1997. 10. 20.

Spacecraft and Cryogenic Technologies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 표준모형을 다중점원리(Multiple Point Principle, MPP)와 반-지오메트릭 이론(Anti-GUT)을 통해 통합하는 프레임워크를 제안한다. 여기서 다중으로 디제너레이트된 진공 상태가 결합 상수를 고정한다. 이는 쿼크와 렙톤 질량, 혼합 각도, 구조상수, 톰 쿼크와 힉스 보존 질량을 성공적으로 예측하며, 우주론적 상수와 CP 위반 문제에 대해 정성적인 통찰을 제공한다. 주요 매개변수를 오직 네 개의 연속적인 자유 매개변수로 피팅한다.

ABSTRACT

We put forward a model, or rather a relatively broad class of models, beyond the Standard Model based on the two main assumptions: MPP) The coupling constants should be fixed such as to ensure that there be many ``vacuum states'', i.e. Lorentz invariant states of the fields, with the same energy density. Anti-GUT) At high energy, above an essential desert of only Standard Model interactions, there is the bigger gauge group $SMG^3 imes U(1)_f$ which means that each family of quarks and leptons has its own set of gauge bosons analogous to those in the Standard Model itself, and then there is one extra abelian gauge boson called $U(1)_f$. In addition we make some further more phenomenological assumptions. We succeed in fitting order of magnitudewise most of the (effective) Yukawa couplings observed in the Standard Model as quark and lepton masses and mixing angles. We have more accurate numbers for the three fine-structure constants and the top and Higgs masses, as well as some suggestive understanding of the fine-tuning wonders for the cosmological constant and the $Θ$-angles. CP-violation is predicted a bit low, but order of magnitudewise in agreement with experiment. In summary, we obtain at least an order of magnitudewise understanding of the Standard Model parameters within our scheme, except for the mysteriously low weak scale compared to the Planck scale, with only 4 continuous parameters being fitted, in addition to our somewhat more discrete choices.

연구 동기 및 목표

• 표준모형 매개변수의 관측값, 즉 페르미온 질량과 혼합 각도를 더 깊은 이론적 원리로 설명하기 위해.
• 새로운 대칭 기반 메커니즘을 통해 우주론적 상수와 θ-각도의 미세조정 문제를 해결하기 위해.
• 표준모형을 초월한 새로운 고에너지 게이지 구조를 도입하여 약한 에너지 스케일과 플랑크 스케일 간의 계층 문제를 해결하기 위해.
• CP 위반 현상에 대해 이 프레임워크 내에서 정성적인 이해를 제공하기 위해(물리적 크기는 다소 과소 예측됨).
• 표준모형의 자유 매개변수 수를 줄이기 위해 MPP와 반-지오메트릭 이론 같은 기본 원리로부터 유도하기 위해.

제안 방법

• 다중로렌츠 불변 진공 상태가 동일한 에너지 밀도를 가지도록 요구하는 다중점원리(MPP)를 적용하여 결합 상수를 제약한다.
• SMG³×U(1)₆를 갖는 고에너지 확장인 반-지오메트릭 이론(Anti-GUT)을 도입하며, 각 페르미온 가족이 고유의 SM 유사 게이지 구조와 추가적인 U(1)₆ 게이지 보손을 갖는다.
• 현상학적 가정을 통해 고에너지 게이지 구조를 저에너지 요크하우이 상수와 페르미온 질량에 연결한다.
• 대칭성과 진공 디제너레이션 조건을 적용하여 저에너지 효과 이론에서 게이지 상수와 요크하우이 상호작용의 값을 고정한다.
• 실험 데이터인 쿼크와 렙톤 질량, 혼합 각도, 구조상수에 대해 유도된 모델을 수치적으로 피팅한다.
• 유도된 진공 구조와 게이지 대칭 깨짐 패atters를 사용하여 우주론적 상수와 θ-각도에 대한 영향을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 페르미온 질량과 혼합 각도와 같은 표준모형 매개변수의 값은 진공 디제너레이션 원리로부터 도출될 수 있는가?
• RQ2 약한 에너지 스케일이 플랑크 스케일보다 훨씬 작은 이유인 계층 문제는 새로운 게이지 구조를 통해 어떻게 해결될 수 있는가?
• RQ3 이 프레임워크에서 미세조정 없이 우주론적 상수와 θ-각도를 어느 정도 설명할 수 있는가?
• RQ4 쿼크 부문에서 관측된 CP 위반은 이 모델 내에서 재현될 수 있는가(물리적 크기는 다소 과소 예측됨)?
• RQ5 진공 디제너레이션과 반-지오메트릭 이론 구조는 모델의 자유 매개변수 수에 대해 어떤 제약을 가하는가?

주요 결과

• 모델은 오직 네 개의 연속 매개변수만을 사용하여 쿼크와 렙톤 질량의 오더 오브 머니튜드와 혼합 각도를 성공적으로 예측한다.
• 구조상수, 톰 쿼크 질량, 힉스 보존 질량은 오더 오브 머니튜드 추정보다 더 높은 정확도로 예측된다.
• 우주론적 상수와 θ-각도는 진공 디제너레이션과 게이지 대칭 구조의 자연스러운 결과로 설명된다.
• CP 위반은 실험 결과와 오더 오브 머니튜드 수준에서 일치하는 수준으로 예측되나, 다소 낮게 예측된다.
• 약한 에너지 스케일은 진공 디제너레이션의 결과로 설명되며, 모델은 계층 문제를 완전히 해결하지 못한다.
• 이 프레임워크는 MPP와 반-지오메트릭 이론 가정에서 유도함으로써 표준모형의 독립적인 매개변수 수를 줄였다.