[논문 리뷰] U(1)$_A$ Models of Fermion Masses Without a $μ$ Problem

Vidyut Jain, R. Shrock|ArXiv.org|1995. 07. 05.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 페르미온 질량과의 관련성으로 인해 맛에 의존하는 U(1)$_A$ 전하를 통해 $\mu$ 항 질량을 맛에 따라 연결함으로써 초대칭 이론에서의 $\mu$ 문제를 해결하는 U(1)$_A$ 게이지 대칭 모델을 제안한다. $\mu$-항 전하와 평균 다운 쿼크/레프톤 전하 사이의 단순한 관계를 유도하여 $\mu \sim O(m_W)$가 자연스럽게 유도됨을 보이며, 정교한 조정 없이도 이를 실현하는 구체적인 모델을 구성한다.

ABSTRACT

We discuss the connection between models of fermion masses and mixing involving a string-motivated flavor/generation U(1)$_A$ gauge symmetry and the $μ$ term. We point out that in a certain class of such models the flavor physics can provide an appealing solution to the $μ$ problem, naturally yielding a $μ\sim O(m_{_W})$. A simple relationship between the $U(1)_A$ charge $q_{H}$ of the $μ$-term and the average generational $U(1)_A$ charges of the down quark and leptonic sectors is derived. Finally, we construct an explicit model illustrating our results.

연구 동기 및 목표

• 문자열 이론에 기반한 U(1)$_A$ 맛 대칭을 사용하여 초대칭 이론에서의 $\mu$ 문제를 해결하기.
• 정교한 조정 없이도 $\mu$ 항 질량이 $m_W$ 정도의 크기를 자연스럽게 갖는 방법을 보여주기.
• U(1)$_A$ 전하의 $\mu$-항과 다운 쿼크 및 렙톤 부문의 평균 전하 사이의 정량적 관계를 유도하기.
• 제안된 메커니즘을 실현하는 구체적이고 타당한 모델을 구성하기.

제안 방법

• 세대에 따라 다름을 고려한 생성자 전하를 가진 U(1)$_A$ 게이지 대칭을 도입하여 페르미온 질량과 혼합을 모델링하기.
• U(1)$_A$ 전하 $q_H$가 $\mu$-항과 다운 쿼크 및 양성자 렙톤 부문의 평균 U(1)$_A$ 전하 사이의 관계를 설정하기.
• 이상성 보존 및 맛 대칭 제약 조건을 이용해 전하 구조를 고정하기.
• 적절한 힉스 및 물질 구성 요소를 가진 최소한의 모델을 구성하여 전하 배정을 실현하기.
• U(1)$_A$ 대칭의 깨짐에 의해 $m_W$ 스케일에서 $\mu$ 항이 다이나믹하게 생성되도록 보장하기.
• 모델이 $\mu$ 문제를 정교한 조정 없이도 $\mu \sim O(m_W)$를 자연스럽게 생성함으로써 해결함을 검증하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 정교한 조정 없이도 U(1)$_A$ 맛 대칭이 $m_W$ 정도의 크기의 $\mu$ 항을 자연스럽게 생성할 수 있는가?
• RQ2 $\mu$-항의 U(1)$_A$ 전하와 다운 쿼크 및 렙톤 부문의 평균 전하 사이의 정밀한 관계는 무엇인가?
• RQ3 U(1)$_A$ 게이지 대칭을 기반으로 한 페르미온 질량 모델 프레임워크 내에서 $\mu$ 문제는 어떻게 해결될 수 있는가?
• RQ4 이론적 일관성과 이상성 보존, 정확한 현상학을 만족하는 명시적인 모델이 존재하는가?

주요 결과

• U(1)$_A$ 전하 $q_H$와 다운 쿼크 및 렙톤 부문의 평균 U(1)$_A$ 전하 사이에 단순한 관계가 도출된다.
• 모델은 $\mu \sim O(m_W)$를 자연스럽게 도출하여 정교한 조정 없이도 $\mu$ 문제를 해결한다.
• U(1)$_A$ 대칭의 깨짐으로 인해 $\mu$ 항 질량이 약한 스케일에서 다이나믹하게 생성된다.
• 일致된 전하 배정과 이상성 보존을 만족하는 명시적인 모델이 구성되었으며, 제안된 메커니즘을 실현한다.
• 이 프레임워크는 페르미온 질량 생성과 $\mu$ 항을 통합 맛 대칭을 통해 연결하여 두 현상에 대한 통합적 설명을 제공한다.
• 페르미온 질량과 동일한 다이나믹한 프레임워크에 $\mu$ 항을 통합함으로써 $\mu$ 문제를 피한다.