[論文レビュー] A SUSY SU(6) GUT model with Pseudo-Goldstone Higgs Doublets

A. E. Cárcamo Hernández, Rakibur Rahman|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2010

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 24被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ブレインに局在化されたヒッグス場を有する平坦な余剰次元における非ベクトル型ヒッグス系を用いて、ヒッグスダブルレットを擬スネイク・ゴールドストーン粒子（PNGB）として実現する、超対称的SU(6)大統一理論（GUT）を提案する。ヒッグス多重項を別々のブレインに局在化させることで、摂動論的すべての位階において自動的に保護される大域対称性を確保し、ダブルレット・トリプレット分裂（DTS）を自然に実現する。このモデルにより、軽いヒッグスダブルレットを保ちつつ、トリプレットを重く保つことが可能となる。主な結果として、局在化されたユカワ結合と抑制された高次元オペレーターを用いることで、階層的な質量と混合角を持つ現実的なフェルミオン質量パターンが得られる。

ABSTRACT

We present a novel way of realizing the pseudo-Nambu-Goldstone boson mechanism at all orders in perturbation theory, for the doublet-triplet splitting in supersymmetric grand unified theories. The global symmetries of the Higgs sector are attributed to a non-vectorlike Higgs content, which is consistent with unbroken supersymmetry in a scenario with flat extra dimensions and branes. We also show how in such a model one can naturally obtain a realistic pattern for the Standard Model fermion masses and mixings.

研究の動機と目的

• 超対称的GUTにおけるダブルレット・トリプレット分裂（DTS）問題を、微調整なしに解決すること。
• 摂動論的すべての位階において、ヒッグスダブルレットを擬スネイク・ゴールドストーン粒子（PNGB）として実現すること。
• 超対称的SU(6) GUTフレームワーク内で、標準模型フェルミオンの質量と混合の現実的パターンを構築すること。
• 平坦な余剰次元におけるブレイン局在ヒッグス場を活用することで、真空において超対称性が破れないように保つこと。
• 本質的にPNGBメカニズムを破る可能性のある危険なヒッグス系間の混合項を自然に抑制すること。

提案手法

• 5次元時空に1つの余剰次元を持つ平坦な時空において、チャーミカル多重項を別々のブレインに局在化させた非ベクトル型ヒッグス構成を利用する。
• ヒッグス系に大域対称性SU(6)Σ × SU(6)Φを課し、これは自発的にSU(4)c × SU(2)L × U(1) × SU(5)に破れる。これにより、コンパクトな平坦な方向が生じる。
• 軽いヒッグスダブルレットは、ΣおよびΦ/Φ̄多重項からの場の線形結合として現れる2つのゼロモードとして生じ、大域対称性によって保護される。
• 超電位にΦΣΦ̄のような混合項が存在しないことは、ブレイン局在化によって強制され、大域対称性の明示的破れを防ぐ。
• フェルミオン質量は局在化されたユカワ結合によって生成され、高次元オペレーターによって抑制される。トップクォークはSU(6)の20-重項からO(1)の結合を受ける。
• モデルはゲージ結合の統一を保ち、正しい電弱対称性の自発的破れスケールを維持する。軽いヒッグスは主にΣ多重項から構成される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称的GUTにおいて、微調整なしにダブルレット・トリプレット分裂問題をどのように解決できるか？
• RQ2 ヒッグスダブルレットを摂動論的すべての位階において擬スネイク・ゴールドストーン粒子（PNGB）として実現できるか？
• RQ3 超対称的SU(6) GUTにおいて、標準模型フェルミオンの質量と混合の現実的パターンをどのように生成できるか？
• RQ4 ヒッグス系間の危険な混合項が、PNGBメカニズムを破るのを防ぐメカニズムは何か？
• RQ5 正しい電弱対称性の自発的破れパターンを達成しつつ、真空において超対称性が破れないように保てるか？

主な発見

• ヒッグスダブルレットは、真空におけるコンパクトな平坦方向から生じる擬スネイク・ゴールドストーン粒子（PNGB）であり、大域対称性SU(6)Σ × SU(6)Φによって保護される。
• モデルは自然なダブルレット・トリプレット分裂を実現する：電弱ヒッグスダブルレットは軽く保たれ（約100 GeV）、色のトリプレットパートナは重く保たれる（約10^16 GeV）、微調整なしに。
• 軽いヒッグスダブルレットは主にΣ多重項から構成され、混合パラメータφ > σであり、成功裏にsin²θWの予測と整合的である。
• ΦΣΦ̄のような混合項の不在は、ブレイン局在化によって強制され、大域対称性が自動的に保たれ、明示的破れが防がれる。
• モデルは現実的なフェルミオン質量スペクトルを生成する：トップクォークはO(1)のユカワ結合を受けるが、軽いフェルミオンは抑制された高次元オペレーターから生じる。
• 1世代目のフェルミオン質量、特に電子は、同程度の寄与の複数の項のわずかなキャンセレーションによって生成され、小さいが一貫性のある質量をもたらす。