[論文レビュー] Beyond the standard model with six-dimensional spacetime

David Chester, Michael Rios+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2020

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 9被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、3つの世代の物質およびヒッグスボソン候補を自然に符号化できる、SO(3,3)対称性を有する6次元時空枠組みを提案する。SO(3,3)の対称性をSO(4,2)やSO(2,2)などの部分群に減少させることで、パティ・サラム理論、SU(5)、SO(10)の統一理論を実現し、1つの高次元枠組みの中で複数の統一理論を統合的に起源づける。

ABSTRACT

6D spacetime with $SO(3,3)$ symmetry is utilized to efficiently encode three generations of matter. A graviGUT model is generalized to a class of models that all contain three generations and Higgs boson candidates. Pati-Salam, $SU(5)$, and $SO(10)$ grand unified theories are found when a single generation is isolated. For example, a $SO(4,2)$ spacetime group may be used for conformal symmetry, $AdS_5 ightarrow dS_4$, or simply broken to $SO(3,1)$ of Minkowski space. Another class of models finds $SO(2,2)$ and can give $AdS_3$.

研究の動機と目的

• 3つの世代のフェルミオンおよびヒッグスボソン候補を自然に含む高次元幾何的枠組みを構築すること。
• パティ・サラム、SU(5)、SO(10)などのさまざまな統一理論（GUT）を1つの理論的構造に統合すること。
• dS4 や AdS3 といった物理的時空幾何が、SO(4,2) や SO(2,2) のような時空対称性群からどのように対称性の破れによって生じるかを調査すること。

提案手法

• 3つの世代の物質およびヒッグス候補を符号化するために、SO(3,3)ローレンツ対称性を有する6次元時空を用いる。
• SO(3,3) を SO(4,2) に対称性を破ることで、共形対称性を実現し、dS4 時空を誘導する。
• SO(2,2) の部分群を用いて AdS3 時空を生成し、高次元幾何と低次元物理モデルとの関係を結ぶ。
• 6次元構造から1つの世代を分離することで、パティ・サラム、SU(5)、SO(10) のGUTがどのように出現するかを特定する。
• 物質の世代とゲージ群の統一が幾何的制約から生じる、graviGUTモデルのクラスを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SO(3,3) 対称性を有する6次元時空は、どのようにして3つの世代の物質およびヒッグスボソン候補を自然に符号化できるか？
• RQ2 SO(3,3) が SO(4,2) や SO(2,2) などの部分群に破れるとき、どのような物理的時空幾何（例：dS4、AdS3）が生じるか？
• RQ3 パティ・サラム、SU(5)、SO(10) の統一理論が、1つの6次元幾何的枠組みから部分理論として導けるか？
• RQ4 6次元モデルにおける共形対称性の役割は何か？ そして、dS4 時空の出現とどのように関係するか？
• RQ5 6次元構造から1つの世代を分離することで、既知のGUTモデルがどのように実現されるか？

主な発見

• SO(3,3) 対称性を有する6次元時空は、3つの世代の物質およびヒッグスボソン候補を統一的な幾何的構造で自然に符号化できた。
• SO(3,3) を SO(4,2) に破れさせることで、共形対称性が実現され、dS4 時空が誘導され、高次元幾何とデ de Sitter 空間との関係が明確になった。
• 6次元モデルにおける SO(2,2) の部分群は、AdS3 時空を生じさせ、低次元重力理論との関係を示唆した。
• 6次元枠組みから1つの世代を分離することで、パティ・サラム、SU(5)、SO(10) のGUTが部分理論として再現された。
• 本モデルは、複数のGUTを統一的な幾何的起源から説明でき、さまざまな統一シナリオを統合するより深い構造の存在を示唆した。