[논문 리뷰] Truly Minimal Unification : Asymptotically Strong Panacea ?

Charanjit S. Aulakh|ArXiv.org|2002. 07. 12.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 초대칭 대통합이론(SUSY GUTs)에서 약 10^17 GeV에서의 점점 더 강한 상호작용(AS)이 단일형 상태의 응집체를 통해 게이지 대칭을 비틀림으로써, 최소한의 힉스 수량을 통해 위계 문제와 양성자 붕괴 문제를 해결하는 새로운 메커니즘을 제안한다. 고에너지에서 강한 N=1 초대칭 게이지-치랄 이론의 역학은 양자 상전이를 일으켜 효과적인 N=1 초구상중력과 연속적인 초대칭 붕괴를 유도하며, 오랫동안 남아있던 GUT 문제들을 통합적이고 동역학적으로 해결한다.

ABSTRACT

We propose Susy GUTs have a UV attractor at E ~ Lambda_{cU} ~ 10^{17} GeV where gauge symmetries ``confine'' forming singlet condensates at scales E ~ Lambda_{cU}. The length l_U ~ Lambda_{cU}^{-1} characterizies the size of gauge non- singlet particles yielding a picture dual to the Dual Standard model of Vachaspati. This Asymptotic Slavery (AS) fixed point is driven by realistic Fermion Mass(FM) Higgs content which implies AS. This defines a dynamical morphogenetic scenario dependent on the dynamics of UV strong N=1 Susy Gauge-Chiral(SGC) theories. Such systems are already understood in the AF case but ignored in the AS case. Analogy to the AFSGC suggests the perturbative SM gauge group of the Grand Desert confines at GUT scales i.e GUT symmetry is ``non-restored''. Restoration before confinement and self-inconsistency are the two other (less likely) logical possibilities. Truly Minimal (TM) SU(5) and SO(10) models with matter and FM Higgs only are defined; AM (adjoint multiplet type) Higgs may be introduced for a Classical Phase Transition (CPT) description. Renormalizability and R-Parity leave only the low energy (SM) data as free parameters in the TM (Quantum PT) case. Besides ab initio resolution of the Heirarchy problem and choice of Susy vacuum, fresh perspectives on particle elementarity and duality, doublet triplet splitting, proton decay suppression, soft Susy masses etc open up. ``Elastic'' (spin 2 and spin 3/2) fluctuations of the AS (or pleromal) condensate coupling universally to SM particles with length scale l_U ~ l_{Pl} imply an effective N=1 (super)gravity in the Grand Desert, in which gaugino condensates yield soft Susy breaking. The AF dogma must be proven or discarded.

연구 동기 및 목표

• 최소한의 SUSY GUTs에서 위계 문제와 양성자 붕괴 억제를 동역학적 고에너지 물리학을 통해 해결하기.
• 현실적인 페르미온 질량 힉스 수량을 기반으로 한 최소적이고 예측 가능한 대통합 프레임워크 수립.
• 점점 더 강한 상호작용(AS)이 점점 더 자유로운 상호작용에 대한 타당한 대안이 될 수 있는지 탐색하기.
• 플랑크 스케일에서 펄라모랄 응집체의 탄성 진동을 통해 중력과 게이지 상호작용을 통합하기.
• 표준모형의 대칭성 깨짐을 수반하는 페르미온 질량 힉스 구조에 의해 유도된 것으로 재정의하기.

제안 방법

• 게이지 대칭이 단일형 응집체를 통해 ~10^17 GeV에서의 고에너지 스케일에서 비틀림되는 UV 안착점 E ~ ΛcU ~ 10^17 GeV를 제안한다.
• 비단일형 입자 크기를 기술하는 길이 척도 lU ~ ΛcU^−1를 가진 이중적 그림을 제안하며, 이중 표준모델의 대안으로서 제시한다.
• 점점 더 강한 N=1 초대칭 게이지-치랄(ASGCT) 이론으로 시스템을 모델링하며, 이는 AFSGC의 경우와 유사하지만 AS 영역에서의 특성이다.
• 페르미온 질량 힉스 다중체의 역학을 이용해 시스템이 점점 더 강한 상호작용의 固定点으로 향하도록 유도한다.
• lU ~ lPl에서 AS 응집체의 탄성 진동(스핀 2 및 3/2)으로부터 효과적인 N=1 초구상중력 이론을 유도한다.
• 게이지노 응집체가 저에너지 효과 이론에서 연속적인 초대칭 붕괴 항목과 연결된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SUSY GUTs에서 점점 더 강한 상호작용이 위계 문제에 대한 비추상적이고 비추상적인 해결책을 제공할 수 있는가?
• RQ2 우주에서 질량이 0인 전하를 가진 페르미온이 존재하지 않는다는 것은 게이지 역학에 대한 근본적인 고에너지 제약을 의미하는가?
• RQ3 단지 물질과 페르미온 질량 힉스 다중체만을 포함하는 최소한의 SU(5) 및 SO(10) GUTs가 추가의 고리 힉스 장을 갖지 않고도 통합을 달성할 수 있는가?
• RQ4 고에너지에서 강한 SUSY 게이지-치랄 시스템의 역학은 통합에 대한 영향을 점점 더 자유로운 경우와 어떻게 다를까?
• RQ5 게이지노와 힉스 장의 응집체가 자연스럽게 연속적인 초대칭 붕괴 항목과 전자기약력 진공 기대값을 생성할 수 있는가?

주요 결과

• E ~ 10^17 GeV에서의 고에너지 고정점은 강한 역학으로 인해 게이지 대칭이 '복원되지 않은' 비틀림 단계에 해당한다.
• 우주에서 질량이 0인 전하를 가진 페르미온이 존재하지 않는 것은 강한 역학이 점점 더 강한 상호작용으로 향하게 하는 동역학적 제약으로 해석된다.
• 페르미온 질량 힉스 수량만으로도 점점 더 강한 상호작용를 유도할 수 있으며, 이는 추가의 대칭성 깨짐 메커니즘의 필요성을 제거한다.
• AS 응집체는 스핀 2 및 3/2의 탄성 진동을 지지하며, 이는 대우의 황무지 스케일에서 효과적인 N=1 초구상중력 이론을 생성한다.
• 연속적인 초대칭 붕괴 항목은 게이지노 응집체에서 자연스럽게 유도되며, 현상학적으로 요구되는 매개변수의 동역학적 기원을 제공한다.
• 최소한의 힉스 수량과 비틀림 역학을 통해 이중-드브릿-트립렛 분리 문제를 해결하고, 정밀 조정 없이도 양성자 붕괴를 억제한다.