[논문 리뷰] The New Minimal Supersymmetric GUT : Spectra, RG analysis and fitting formulae

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

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 41인용 수 20

한 줄 요약

이 논문은 SO(10) 게이지 군을 기반으로 하는 새로운 최소 초대칭 GUT(NMSGUT)을 제안하며, 210 ⊕ 10 ⊕ 120 ⊕ 126 ⊕ 126̄ 힉스 체계를 통해 R-포지티비티를 보존하는 초대칭 통합을 위한 최소 프레임워크를 제공한다. MSSM 스펙트럼 분해, 임계 보정이 포함된 RG 흐름, 페르미온 요쿠와 상수, Weinberg 연산자 계수, 그리고 쿼ark 수준의 바이오닉 수준에서의 d=5 바이오닉 수준 위반 연산자에 대한 완전한 수식을 GUT 스케일 매개변수로 기술하며, 일반적으로 통합 스케일이 상승하지만 양자역학적 수렴성은 유지됨을 보여준다.

ABSTRACT

The Supersymmetric SO(10) GUT based on the ${\bf{210\oplus 10\oplus 120\oplus 126\oplus {\bar{126}}}}$ Higgs system has 40 real superpotential parameters of which 2 can be fixed by the Light Higgs doublet fine tuning and one by the determination of the unification scale by the RG flow. It provides a minimal framework for the emergence of R-parity exact Supersymmetric Standard Model at low energies and viable supersymmetric seesaw explanation for the observed neutrino masses and mixing angles. We present complete formulae for MSSM decomposition of the superpotential invariants, explicit GUT scale one step spontaneous symmetry breaking down to the MSSM, tree level light charged fermion effective yukawa couplings, Weinberg neutrino mass generation operator, and the complete set of effectve superpotential coefficients of LLLL and RRRR $d=5$ Baryon violating operators(which have contributions from novel extbf{120}-plet Higgs channels) in terms of GUT superpotential parameters. We survey the gauge RG flow including threshold corrections due to the calculated super heavy particle spectra. The formulae given are used in following papers to determine complete realistic Susy SO(10) GUT fits of all MSSM data.

연구 동기 및 목표

• 모든 알려진 MSSM 데이터, 특히 중성자 질량과 혼합을 포함하여, 중성자 질량을 세이스 우 메커니즘을 통해 설명하는 R-포지티비티를 보존하는 최소 초대칭 GUT를 수립하는 것.
• 이전의 최소 SO(10) GUT(즉, MSGUT)가 페르미온 질량을 적합시키지 못하는 데서 기인한 실패를 해결하기 위해 120-플렛 힉스를 포함함으로써, 유형 I 세이스 우 기여를 증가시키는 것.
• GUT 스уп레르포텐셜 매개변수에 대한 MSSM 스펙트럼 분해, 효과적 요쿠와 상수, 그리고 d=5 바이오닉 수준 위반 연산자에 대한 명시적 해석 수식을 도출하는 것.
• SO(10)에서 MSSM으로의 완전한 일단계 자발 대칭 붕괴 분석을 수행하며, 초중량 입자 스펙트럼과 임계 보정을 포함하는 것.
• NMSGUT에서 통합 스케일이 일반적으로 상승하지만, 게이지 상수의 양자역학적 수렴성을 유지함을 보여주는 것.

제안 방법

• 210 ⊕ 10 ⊕ 120 ⊕ 126 ⊕ 126̄ 힉스 체계를 사용하여 MSSM 필드에 대한 슈퍼포텐셜 불변량의 완전한 분해를 유도한다.
• 210, 10, 120, 126, 126̄ 힉스 표현의 진공 기대값을 통해 SO(10)에서 SU(3)×SU(2)×U(1)Y로의 일단계 자발 대칭 붕괴 패턴을 구성한다.
• GUT 스케일 슈퍼포텐셜 매개변수와 가벼운 힉스 이중체의 정밀 조정 조건을 바탕으로, 전하를 지닌 페르미온의 고전적 효과적 요쿠와 상수를 계산한다.
• 중성자 질량을 위한 Weinberg 연산자 계수를 유도하며, 유형 I 세이스 우가 지배적이며 유형 II 기여가 억제됨을 보여준다.
• LLLL 및 RRRR 유형의 d=5 바이오닉 수준 위반 연산자에 대한 전체 효과적 슈퍼포텐셜 계수를 계산하며, 120-플렛 힉스 채널에서의 새로운 기여를 포함한다.
• 초중량 입자 스펙트럼의 임계 보정을 포함하여, M_Z에서 M_X까지의 게이지 상수에 대한 상세한 양자역학적 군(GR) 분석을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SO(10) GUT 프레임워크에 120-플렛 힉스를 포함함으로써 이전 MSGUT 모델이 페르미온 질량과 중성자 데이터를 적합시키지 못하는 데서 기인한 실패를 해결할 수 있는가?
• RQ2 GUT 스케일 매개변수에 대한 MSSM 스펙트럼 분해, 요쿠와 상수, 효과적 슈퍼포텐셜 계수에 대한 완전한 해석 수식은 무엇인가?
• RQ3 초중량 상태의 임계 보정은 NMSGUT에서 게이지 상수 통합 스케일에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 120-플렛 힉스는 어떻게 유형 I 세이스 우 기여를 증가시키고 오른쪽 수동 중성자 질량을 낮추는가?
• RQ5 NMSGUT는 최소 MSGUT와 비교해 M_X를 높임과 동시에 통합 스케일에서 게이지 상수의 양자역학적 수렴성을 유지할 수 있는가?

주요 결과

• 210 ⊕ 10 ⊕ 120 ⊕ 126 ⊕ 126̄ 힉스 체계를 포함하는 NMSGUT 프레임워크는 R-포지티비티를 보존하는 최소 GUT로서, 모든 알려진 MSSM 데이터, 특히 중성자 질량과 혼합을 잘 맞춘다.
• 120-플렛 힉스의 포함은 126̄ 요쿠와 상수의 억제를 통해 타당한 유형 I 세이스 우 중성자 질량을 가능하게 하며, 오른쪽 수동 중성자 질량을 10^8–10^12 GeV 수준으로 낮춘다.
• 대부분의 타당한 매개변수 영역에서 통합 스케일 M_X가 일반적으로 상승하지만, 게이지 상수는 여전히 양자역학적으로 수렴성을 유지한다.
• LLLL 및 RRRR 유형의 d=5 바이오닉 수준 위반 연산자에 대한 효과적 슈퍼포텐셜 계수는 명시적으로 도출되었으며, 120-플렛 힉스 채널에서의 새로운 기여를 포함한다.
• 초중량 입자 스펙트럼의 임계 보정은 RG 흐름에 상당한 영향을 미치며, 명시적인 진공 기대값 해를 포함한 완전한 일단계 대칭 붕괴 패턴이 유도되었다.
• 가벼운 힉스 이중체의 정밀 조정과 통합 스케일 결정은 40개의 실수 슈퍼포텐셜 매개변수 중 3개를 고정시키며, 저에너지 데이터 적합에 37개의 자유 매개변수가 남는다.