[논문 리뷰] String MSSM through flipped SU(5) from Z_{12} orbifold

Jihn E. Kim, Bumseok Kyae|ArXiv.org|2006. 08. 14.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 중간 단계의 플립드 SU(5) 게이지 군을 가진 Z₁₂-I 오비폴드 콪actification을 통해 스트링 유도 MSSM(S-MSSM)를 수립한다. 제어된 요카다 쌍대 및 벡터형 비표준 질량 항을 통해 GUT 스케일에서의 sin²θ_W = 3/8를 관측된 전기약력 값으로 낮추며, 고차항 상호작용을 통해 쌍극자-삼중극자 분리 문제를 해결한다. 이로써 세 가족, 한 쌍의 힉스, R-대칭 보존이 실현된 현실적인 입자 스펙트럼을 달성한다.

ABSTRACT

In a $Z_{12-I}$ orbifold compactification through an intermediate flipped SU(5), the string MSSM (${\cal S}$MSSM) spectra (three families, one pair of Higgs doublets, and neutral singlets) are obtained with the Yukawa coupling structure. The GUT $\sin^2θ_W^0=\frac38$, even with exotics in the twisted sector, can be run to the observed electroweak scale value by mass parameters of vectorlike exotics near the GUT scale. We also obtain R-parity and doublet-triplet splitting.

연구 동기 및 목표

• Z₁₂-I 오비폴드 콤���티피케이션과 중간 단계의 플립드 SU(5) 게이지 군을 가진 현실적인 스트링 기반 MSSM(S-MSSM)를 수립하기.
• GUT 스케일에서의 sin²θ_W⁰ = 3/8에서 출발하여 관측된 전기약력 스케일에서의 sin²θ_W ≈ 0.23으로의 정확한 통합 스케일 확보하기.
• 스트링 이론적 프레임워크 내에서 꼬임 없는 가정 없이 R-대칭 보존과 쌍극자-삼중극자 분리 문제를 해결하기.
• 그리고 그 질량이 GUT 스케일 근처로 조정된 경우, 분수 전하 입자(FCPs)와 비표준 입자가 현상학적 구조를 파괴하지 않는다는 것을 보여주기.

제안 방법

• Z₁₂-I 오비폴드 콤팩티피케이션을 사용하여 세 가족, 한 쌍의 힉스, 중성 스칼라 싱เก틀을 포함한 플립드 SU(5) GUT 모형을 생성하기.
• fermionic 구축에서 NAHE 조건 세트를 적용하여 올바른 양자수와 게이지 군 구조를 확보하기.
• GUT 스케일 근처의 질량을 가진 벡터형 비표준 입자(G-exotics 및 E-exotics)를 도입하여 GUT 스케일에서의 sin²θ_W = 3/8를 관측된 값으로 낮추기.
• 고차항 상호작용(예: U₂T₆T₆)을 사용하여 힉스 쌍극자 질량이 GUT 스케일 이하로 억제되도록 하여 쌍극자-삼중극자 분리를 실현하기.
• 삼중항 상호작용과 VEV 할당을 통해 R-대칭을 정의하여 양성자 안정성을 확보하며, 물질 필드에 대해 R = -1, 힉스 및 싱게틀에 대해 R = +1으로 할당하기.
• SOFTSUSY를 사용하여 비표준 질량 척도(M_GE, M_EE)를 수치적으로 피팅하여 전기약력 스케일에서 관측된 게이지 상호작용 통합을 일치시키기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Z₁₂-I 오비폴드 콤팩티피케이션과 중간 단계의 플립드 SU(5) 게이지 군을 가진 현실적인 S-MSSM 스펙트럼을 유도할 수 있는가?
• RQ2 가벼운 비표준 입자를 도입하지 않고도 GUT 스케일에서의 sin²θ_W = 3/8를 관측된 전기약력 값으로 낮출 수 있는가?
• RQ3 꼬임 없는 가정 없이도 스트링 이론 모형에서 쌍극자-삼중극자 분리를 달성할 수 있는가?
• RQ4 이 모형에서 R-대칭은 보존되며, 비틀림 및 비틀림이 없는 영역에서 일관되게 정의될 수 있는가?
• RQ5 분수 전하 입자(FCPs) 또는 비표준 입자는 반드시 가벼운가, 아니면 GUT 스케일에서 분리되어 현상학적 구조를 손상시키지 않는가?

주요 결과

• 모형은 Z₁₂-I 오비폴드 콤팩티피케이션을 통해 세 가족, 한 쌍의 힉스 쌍극자, 중성 싱게틀을 포함한 S-MSSM 스펙트럼을 성공적으로 실현한다.
• GUT 스케일에서의 sin²θ_W = 3/8는 GUT 스케일 근처에 있는 비표준 입자(G-exotics 및 E-exotics)의 질량 매개변수를 통해 관측된 값 ≈0.23으로 낮아진다.
• 쌍극자-삼중극자 분리는 U₂T₆T₆와 같은 고차항 상호작용를 통해 힉스 쌍극자 질량이 GUT 스케일 이하로 억제됨으로써 실현된다.
• 물질 필드에 대해 R = -1, 힉스 및 싱게틀에 대해 R = +1로 할당함으로써 R-대칭은 낮은 에너지에서 보존되며, 일관된 상호작용 선택이 이루어진다.
• M_GUT = 2M₁₆, M_EE = 6M₁₆, M_GE = 0.1M₁₆, Λ_s ≈ 52.7M₁₆, g_s = 0.8 인 타당한 해가 존재하며, 여기서 M₁₆ = 10¹⁶ GeV이다.
• 모형은 분수 전하 입자(크립톤)가 정수 전하를 가지며 GUT 스케일에서 분리되도록 보장함으로써 천체물리적 제약 조건과 일치하는 바, 가벼운 분수 전하 입자를 피한다.