[논문 리뷰] Stringy Origin of Discrete R-symmetries

Hans Peter Nilles|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 04.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 초대칭 입자물리학에서의 이산 R-대칭이 끌림 이론의 압축에서 자연스럽게 유도된다고 제안한다. 여기서 추가 차원의 기하학과 장의 국소화가 끌림 선택 규칙을 통해 이러한 대칭을 생성한다. 주요 기여는 R-대칭이 압축된 차원에서의 로렌츠 불변성에서 기인하며, μ-문제를 자연스럽게 해결하고, 양성자 붕괴를 억제하며, 계층적인 소프트 SUSY 위반 항목을 이끌어내어 자연스러운 초대칭을 가능하게 한다는 것을 보여주는 것이다.

ABSTRACT

Discrete symmetries play a crucial role in particle physics. They appear abundantly in string model constructions. We focus here on the case of discrete $R$-symmetries which are intrinsically connected to the Lorentz group in extra dimensions and the appearance of $N$-extended supersymmetry. In that sense, discrete $R$-symmetries can be understood as "fractionally" extended supersymmetry. These symmetries reveal insight about the location of fields in extra dimensions (in particular the Higgs boson). Applications can be found in the solution of the $μ$-problem, suppression of proton decay and the structure of the soft terms of broken supersymmetry.

연구 동기 및 목표

• 끈 이론적 UV-완성된 MSSM의 이산 R-대칭의 상향식 기원을 이해하기 위해.
• 압축된 다양체의 기하학과 끌림 선택 규칙의 상호작용에서 R-대칭이 어떻게 유도되는지 설명하기 위해.
• 추가 차원에서의 장 국소화(예: 브라나 또는 고정점에서)가 R-대칭의 구조에 어떻게 영향을 주는지 조사하기 위해.
• R-대칭이 μ-문제를 해결하고 암흑물질의 LSP를 안정화시킬 수 있음을 보여주기 위해.
• 섹터별 R-대칭과 초대칭 강화에 기반하여 소프트 항목의 계층적인 패턴이 어떻게 자연스럽게 유도되는지 보여주기 위해.

제안 방법

• 6개의 추가 차원을 가진 압축된 끌림 이론(IIA, IIB, 헤테로지식)을 분석하여 기하학적 및 위상적 성질에서 기인한 이산 대칭을 규명하기 위해.
• 끌림 이론의 선택 규칙을 적용하여 연산자에 대한 선택 규칙을 유도하고, 이로부터 이산 R-대칭을 도출하기 위해.
• 브라나(예: 3-brane, 5-brane, 7-brane) 및 고정점에서의 장 국소화를 분석하여 R-대칭이 다양한 섹터에서 어떻게 실현되는지 조사하기 위해.
• 추가 차원에서의 로렌츠 불변성과 N-확장 초대칭의 상호작용을 이용하여 R-대칭을 R-전하 대칭의 분수적 확장으로 유도하기 위해.
• 모델 빌딩에 이 틀을 적용하여 R-대칭이 μ-항을 보호하고 유해한 차수 4의 양성자 붕괴 연산자를 금지함을 보여주기 위해.
• 다양한 섹터(바닥, 비틀림, 국소화된)에서의 소프트 SUSY 위반 항목을 분석하여 미라 매개화와 일치하는 계층적인 패턴이 자연스럽게 나타남을 보여주기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 압축된 끌림 이론에서의 기하학과 장의 국소화가 이산 R-대칭을 어떻게 유도하는가?
• RQ2 추가 차원에서의 로렌츠 불변성과 R-대칭의 유도 사이의 관계는 무엇인가?
• RQ3 끈 이론적 프레임워크 내에서 R-대칭이 MSSM의 μ-문제를 어떻게 해결하는가?
• RQ4 R-대칭이 양성자 붕괴를 억제하고 암흑물질 후보로서의 LSP를 안정화시키는 데 어떤 방식으로 기여하는가?
• RQ5 자연스러운 초대칭의 맥락에서 R-대칭이 계층적인 소프트 항목을 어떻게 유도하는가?

주요 결과

• 이산 R-대칭은 끌림 이론의 선택 규칙과 함께 압축된 추가 차원의 기하학 및 장의 국소화의 결과로서 자연스럽게 나타난다.
• R-대칭은 추가 차원에서의 로렌츠 군과 N-확장 초대칭의 존재와 본질적으로 연결되어 있으며, 이는 R-전하 대칭의 분수적 확장임을 시사한다.
• μ-문제는 R-대칭이 트리 수준에서 μ-항을 금지하기 때문에 해결되며, 그 작은 크기는 비추상적 효과에 의한 소프트 위반에 기인한다.
• 차수 4의 연산자를 통한 양성자 붕괴는 R-대칭에 의해 금지되며, LSP는 암흑물질 후보로 안정화된다.
• 계층적인 소프트 SUSY 위반 항목은 자연스럽게 유도된다: 바닥 상태의 장(N=4)는 트리 수준에서 소프트 항목이 0이며, 국소화된 장(N=1)는 큰 질량을 가지며, 이는 미라 매개화 유사 패턴을 이끈다.
• 확장된 R-대칭은 UV 보호를 제공하며, 정밀 조정을 감소시키고, 단지 몇 개의 초대칭 입자가 테바 범위 내에 존재함으로써 자연스러운 초대칭을 가능하게 한다.