[논문 리뷰] The spin-charge-family theory is offering an explanation for the origin of the Higgs's scalar and for the Yukawa couplings

N. S. Mankoč Borštnik|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 05.

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한 줄 요약

이 논문은 14차원 시공간에서의 스핀-전하-가족 이론을 통해 표준모형의 힉스 스칼라 및 요카다 상호작용이 유도됨을 제안한다. (13+1)차원 작용에서 스칼라 장을 분석함으로써, 표준모형의 힉스 보손과 동일한 약한 및 하이퍼전하 양자수를 지닌 특정 스칼라 성분(s=7,8)을 규명하였으며, 이론의 이중 스핀 접속 장은 가족 대칭 게이지 상호작용을 통해 자연스럽게 요카다 상호작용을 생성한다.

ABSTRACT

The Higgs's scalar of the standard model is the only so far observed boson with a charge in the fundamental representation. It is interesting to observe that all the gauge fields with the scalar index with respect to $d=(3+1)$, appearing in the simple starting action of the {\it spin-charge-family} theory in $d=(13+1)$, are with respect to the scalar index and the standard model charge groups either doublets ($s=(5,6,7,8)$) or triplets ($t=(9,10,\dots,14)$). The scalar fields with the space index $s=(7,8)$ carry the weak and the hyper charge just as required by the {\it standard model} for the Higgs's scalar ($\pm \frac{1}{2}$ and $ \mp \frac{1}{2}$, respectively). There are besides the vielbeins also two kinds of the spin connection fields in this theory: i. One kind are the gauge fields of the spin, and in $d=(3+1)$ for the spin and all the charges. ii. The second kind are the gauge fields, which couple to the family quantum numbers. Properties of vielbeins and both kinds of spin connection fields are discussed, in particular with respect to the standard model Higgs's scalar and the Yukawa couplings.

연구 동기 및 목표

• 표준모형을 초월한 통합 프레임워크 내에서 힉스 스칼라 보손의 기원을 설명하기 위해.
• fermion 질량을 생성하는 요카다 상호작용의 기원을 이해하기 위해.
• 표준모형의 약한 및 하이퍼전하 양자수들이 고차원 게이지 구조에서 어떻게 유도되는지 규명하기 위해.
• 스핀 접속 장이 어떻게 페르미온 질량 항과 힉스 유사 스칼라 장을 생성하는지 명확히 하기 위해.
• 가족 양자수와 14차원 이론에서의 스칼라 장 구성 간의 연결 고리를 설정하기 위해.

제안 방법

• 14차원 시공간에서의 스핀-전하-가족 이론의 기초 작용을 분석한다 (d = 13+1).
• 베이블란 및 스핀 접속 장에 대한 스칼라 인덱스에 따라 스칼라 장을 식별한다.
• 표준모형 게이지군 (SU(2)_L × U(1)_Y)에 대한 표현으로 스칼라 장을 분류한다.
• 약한 및 하이퍼전하 양자수 ±1/2 및 ∓1/2를 지닌 색인 s = 7 및 8을 가진 스칼라 성분에 집중한다.
• 두 종류의 스핀 접속 장을 구분한다: 하나는 스핀과 표준모형 전하에 결합하고, 다른 하나는 가족 양자수에 결합한다.
• 두 번째 종류의 스핀 접속 장의 게이지 상호작용을 통해 요카다 상호작용을 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 14차원 스핀-전하-가족 이론의 스칼라 장이 어떻게 표준모형 힉스 보손의 양자수를 재현하는가?
• RQ2 고차원 프레임워크 내에서 힉스 스칼라의 약한 및 하이퍼전하 양자수 기원은 무엇인가?
• RQ3 이론의 두 종류의 스핀 접속 장이 어떻게 요카다 상호작용 생성에 기여하는가?
• RQ4 관측된 페르미온 질량의 구조와 힉스 메커니즘은 고차원에서의 가족 대칭 게이지 상호작용으로부터 유도될 수 있는가?
• RQ5 색인 s = 7,8을 가진 베이블란과 스칼라 성분은 이 이론에서 힉스 메커니즘 실현에 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 스핀-전하-가족 이론에서 색인 s = 7 및 8을 가진 스칼라 장은 약한 및 하이퍼전하 양자수 ±1/2 및 ∓1/2를 지니며, 표준모형 힉스 보손과 정확히 일치한다.
• 이 스칼라 장들은 (13+1)차원 작용의 구조에서 자연스럽게 유도되며, SU(2)_L × U(1)_Y 군에 대해 두중항으로 표현된다.
• 이론은 두 가지 다른 종류의 스핀 접속 장을 규명한다: 하나는 스핀과 표준모형 전하에 결합하고, 다른 하나는 가족 양자수에 결합한다.
• 두 번째 종류의 스핀 접속 장은 페르미온과의 게이지 상호작용을 통해 요카다 상호작용 생성 메커니즘을 제공한다.
• 베이블란과 두 종류의 스핀 접속 장이 함께 작용하여 힉스 스칼라와 페르미온 질량 항이 유도됨을 설명한다.
• d = (13+1)에서의 스칼라 인덱스 구조는 힉스 유사 스칼라 장이 정확한 양자수를 지니며 표준모형 게이지군에 대해 두중항으로 변환됨을 보장한다.