[논문 리뷰] The New Minimal Supersymmetric GUT

Charanjit S. Aulakh, Sumit K. Garg|arXiv (Cornell University)|2006. 12. 04.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 8인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 SO(10) 대칭 통합 이론에 기반한 새로운 최소 초대칭 GUT(NMSGUT)을 제안하며, 210⊕10⊕120⊕126⊕126̄ 힉스 체계와 오직 자발적 CP 위반만을 포함하고, 초위상수 파arameter 수는 24개이다. 이 모형은 초위상 수렴, 양성자 안정성, 정확한 Weinberg 각도를 달성하면서도, 자발적 CP 위반에 의해 통합 스케일을 플랑크 스케일 근처로 높임으로써 양성자 붕괴를 자연스럽게 억제한다.

ABSTRACT

The Supersymmetric SO(10) GUT based on the ${\\bf{210\\oplus 10\\oplus 120\\oplus 126\\oplus {\\bar {126}}}}$ Higgs system and only spontaneous CP violation has 24 real superpotential parameters. It is compatible with all current low energy data and yet has enough freedom to accommodate the still unknown Leptonic CP violation and neutrino mass scale parameters. It is thus the New Minimal Supersymmetric Grand Unified Theory(NMSGUT). We compute the superheavy mass spectrum, couplings and associated gauge evolution threshold effects and determine the regions of the parameter space compatible with perturbative unification, baryon stability and Weinberg angle while permitting spontaneous CKM CP violation. We show that the structural requirements of spontaneous CP violation always tend to raise the unification scale $M_X$ and with it the mass of all superheavy multiplets and thus to suppress Baryon decay. These scales can be raised even close to the Planck scale so that the NMSGUT gauge Landau pole becomes innocuous. This scenario lends support to our earlier speculations regarding GUT dynamical symmetry breaking and induced gravity via UV condensation at this Landau pole. Fermion mass formulae and the effective superpotential for Baryon violating $d=5$ processes - which contains novel channels due to the ${\\bf{120}}$ Higgs - are derived to prepare for the next round of detailed analysis of the phenomenology of this model.

연구 동기 및 목표

• 모든 현재의 저에너지 데이터와 호환되며, 알려지지 않은 렙톤적 CP 위반과 중성자 질량 척도를 수용할 수 있는 자유를 유지하는 최소 초대칭 GUT를 구축하는 것.
• SO(10) 프레임워크 내에서 초위상 수렴, 양성자 안정성, 정확한 Weinberg 각도를 만족하는 매개변수 영역을 규명하는 것.
• 자발적 CP 위반이 통합 스케일과 초중량 보우 다중체 질량에 미치는 영향을 탐구하는 것, 특히 양성자 붕괴 억제와의 관련성을 중심으로 한다.
• d=5 를 위반하는 러프톤 질량 공식과 효과적 초위상수를 유도하며, 120 힉스에서 비롯된 새로운 기여를 포함하는 것.
• 이전의 추측, 즉 Landau 극한에서의 UV 응집에 의한 GUT의 동적 대칭 붕괴와 유도 중력에 대한 지원을 제공하는 것.

제안 방법

• 210, 10, 120, 126, 126̄ 표현을 포함한 힉스 세트를 갖는 SO(10) 대칭 통합 이론을 사용하여 자발적 CP 위반을 달성한다.
• 초중량 입자 질량 스펙트럼과 게이지 커플링 상수의 진화를 계산하며, 무거운 다중체에서 기인한 임계값 보정을 포함한다.
• 저에너지 데이터에서 제약 조건을 적용하여 매개변수 영역을 제한한다. 이는 Weinberg 각도, 양성자 수명, 러프톤 질량을 포함한다.
• d=5 를 위반하는 러프톤 질량 연장 효과적 초위상수를 유도하며, 120 힉스 표현에서 비롯된 새로운 기여를 식별한다.
• 자발적 CP 위반이 통합 스케일 MX 상승과 게이지 Landau 극한 억제에 미치는 영향을 분석한다.
• Landau 극한에서의 UV 응집이 동적 대칭 붕괴와 유도 중력의 메커니즘으로서의 가능성 여부를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 오직 자발적 CP 위반만을 포함하는 최소 초대칭 GUT가 모든 저에너지 제약 조건을 만족하면서도 초위상 수렴을 달성할 수 있는가?
• RQ2 자발적 CP 위반이 통합 스케일과 그에 따른 초중량 보우 다중체 질량에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 120 힉스 표현은 어떤 역할을 하여 d=5 를 위반하는 러프톤 질량 연장 연산자를 새로이 생성하는가?
• RQ4 통합 스케일을 얼마나 높일 수 있는가? 이를 통해 양성자 붕괴를 억제하고 Landau 극한을 무해하게 만들 수 있는가?
• RQ5 이 모형은 Landau 극한에서의 UV 응집을 통해 GUT 스케일의 동적 대칭 붕괴와 유도 중력을 가능하게 하는가?

주요 결과

• NMSGUT 모형은 24개의 실수 초위상수 매개변수를 포함하며, 알려지지 않은 렙톤적 CP 위반과 중성자 질량 척도를 수용할 수 있는 자유를 유지하면서도 모든 현재의 저에너지 데이터와 호환된다.
• 자발적 CP 위반은 일관되게 통합 스케일 MX 를 높이며, 이는 모든 초중량 다중체의 질량을 증가시키고 양성자 붕괴를 억제한다.
• 통합 스케일은 플랑크 스케일에 가까이 끌려가며, 게이지 Landau 극한을 무해하게 만들고, 응집에 의한 UV 완성 가능성을 뒷받침한다.
• d=5 를 위반하는 러프톤 질량 연장 효과적 초위상수는 120 힉스 표현에서 비롯된 새로운 기여를 포함하며, 양성자 붕괴의 현상학적 다양성을 풍부하게 한다.
• 이 모형은 일관된 매개변수 영역 내에서 초위상 수렴, 양성자 안정성, 정확한 Weinberg 각도를 성공적으로 달성한다.
• 결과는 이전의 추측, 즉 Landau 극한에서의 UV 응집에 의한 GUT의 동적 대칭 붕괴와 유도 중력에 대한 강력한 지지를 제공한다.