[論文レビュー] Mass Hierarchies vs. Proton Decay in MSSM Orientifold Compactifications

Mirjam Cvetič, James Halverson+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2009

Algebraic structures and combinatorial models被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、オントロロジーフォールド型IIBスレッド理論を用いたMSSMに類似たD-braneコンパクト化において、質量階層と陽子崩壊の相乗作用を調査する。マドリード埋め込みにおける五スピンクエイバーの分析を通じて、摂動的でないインスタントン効果が必要なユカワ項を生成するが、危険な次元5の演算子を引き起こさない場合に、現実的な質量階層と抑制された陽子崩壊が共存可能であることを示す。

ABSTRACT

We review two systematic bottom-up analyses of MSSM quivers recently performed by the authors. We extend the analysis of arXiv:0905.3379 by including constraints arising from proton decay via dimension 5 operators and present all four-stack quivers in the Madrid embedding which satisfy this additional constraint. Furthermore, we investigate and make precise the interplay between mass hierarchies obtained via factorizable Yukawa textures and the presence of dimension 5 proton decay operators in MSSM orientifold compactifications. We discuss this issue in a five-stack quiver, first presented in arXiv:0909.4292, which exhibits proper mass hierarchies and no rapid proton decay.

研究の動機と目的

• 現実的なフェルミオン質量階層と急速な陽子崩壊を回避する両方を満たすMSSMクエイバー構成を同定すること。
• D-braneインスタントン（E2インスタントン）が摂動的に禁止されたユカワ項を生成する役割を分析し、R対称性の破壊や大きなμ項を避けること。
• ディラックニュートリノ質量を生成する非摂動的結合が、危険な次元5の陽子崩壊演算子を誘導するかどうかを特定すること。
• 因子化可能なユカワテクスチャーとファミリースプリットメカニズムが、交差するD-braneモデルにおける陽子安定性と同時に成立する条件を確立すること。

提案手法

• 次元5の陽子崩壊演算子に関する制約を組み込んだ、先行研究における四スピンクエイバーMSSMクエイバーへの体系的拡張。
• マドリード埋め込みフレームワークを用いて、陽子崩壊制約を満たすすべての四スピンクエイバーを分類。
• Calabi-Yau多様体内の異なる3次元サイクルをラッピングするE2インスタントンによって生成される因子化可能なユカワテクスチャーを持つ五スピンクエイバーを分析。
• 古典的作用 $ S^{\text{cl}}_{E2} $ を用いてインスタントン誘導項の抑制スケールを評価し、$ \kappa' \sim e^{-S^{\text{cl}}_{E2}} \sim 10^{-14} \text{ から } 10^{-11} $ と推定。
• ディラックニュートリノ質量を生成するインスタントンが、$ u_R u_R d_R E_R $ 陽子崩壊演算子を誘導するかどうかを評価。
• グローバル $ U(1) $ 電荷保存則とゼロモード構造を用いて、どのインスタントンがスーパーポテンシャルに寄与できるかを同定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現実的な質量階層を持つMSSMクエイバー・モデルは、次元5の演算子による急速な陽子崩壊を引き起こさずに構築可能か？
• RQ2 必要なユカワ項を生成するE2インスタントンが、同時に危険な陽子崩壊演算子を誘導する程度はどの程度か？
• RQ3 インスタントン誘導項の抑制因子が、陽子崩壊制約の妥当性に与える影響は何か？
• RQ4 D-brane配置とインスタントンの交差パターンの選択が、質量階層と陽子安定性の両立に果たす役割は何か？
• RQ5 一つのインスタントンが同時にディラックニュートリノ質量と陽子崩壊演算子を生成可能か？ もしそうなら、その抑制は物性的矛盾を避けるのに十分か？

主な発見

• 本論文で提示された五スピンクエイバーは、素粒子物理学の要請に従い、トップクォークが他のMSSMフェルミオンよりも顕著に重い適切な質量階層を示す。
• 次元5の陽子崩壊演算子 $ u_R u_R d_R E_R $ は、抑制因子が $ \kappa' \sim 10^{-14} \text{ から } 10^{-11} $ と推定されるE2インスタントンによって生成され、陽子寿命の上限を著しく下回っている。
• ディラックニュートリノ質量を生成するインスタントンは、$ u_R u_R d_R E_R $ 演算子を誘導するものと同じものであるが、その抑制は急速な陽子崩壊を防ぐのに十分である。
• 演算子 $ q_L q_L q_L L $ は摂動的に存在せず、欠落したユカワ項を生成するために必要ないかなるインスタントンによっても誘導されないため、存在しない。
• 右巻きクォークが $ SU(3)_C $ の反対称 $ \mathbf{\overline{3}} $ 表現に変換されないことは、両方の危険な次元5の演算子が摂動的に禁止されており、必要なインスタントンによっても生成されないことを保証する。
• ニュートリノ質量項が生成されない場合でも、モデルは依然として妥当であり、その場合陽子崩壊演算子は完全に存在しないため、さらに安定性が高まる。