[論文レビュー] Naturalised Supersymmetric Grand Unification

Steven Abel, Joerg Jaeckel+1 more|ArXiv.org|Mar 7, 2007

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 38被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、不安定な超対称性の破れを有する隠れたセクターからのリノーブティングによって、GUTスケール、電弱スケール、超対称性の破れスケール、およびμ項が動的に生成される自然化された超対称性の一般統一理論（GUT）を提案する。ゲージ媒介超対称性破れとRセクターにおける強いダイナミクスを用いて、すべてのパラメータが完全に動的に生成され、GUTスケールと電弱スケールの間の特定の関係が予測される。

ABSTRACT

We construct a simple model of an SU(5) GUT with gauge mediated supersymmetry breaking from a metastable vacuum of a hidden sector. All mass parameters and hierarchies of our model are generated dynamically from retrofitting. This includes the mu-parameter and the GUT scale. However, as typical for SU(5) GUTs, proton longevity remains a problem.

研究の動機と目的

• すべての次元を持つパラメータが動的に生成され、微調整を回避する超対称性の一般統一理論（SUSY GUT）を構築すること。
• 元来超対称性の破れスケールに限定されていたリノーブティング機構を、SU(5) GUTフレームワーク内でのGUTスケールとμ項の両方へ拡張すること。
• ISSモデルによる不安定な超対称性の破れが自然性を保ちつつGUTセクターと一貫して結合可能かどうかを検討すること。
• 完全に動的に生成されたGUTフレームワークにおいて、ダブルット・トリプレット質量分裂問題と陽子崩壊の制約をどのように扱えるかを検討すること。

提案手法

• モデルは3つのセクターから構成される：Rセクター（スケールΛ_Rを伴うコンfinementを示すSQCD）、MSBセクター（不安定な超対称性の破れを実現するISSモデルに基づく）、およびRセクターとゲージ化されたフレーバー対称性で結合されるSU(5) GUTセクター。
• GUTセクター内の付随的ヒッグス場Φ_GUTは、Rセクターのメソンスーパーフィールド⟨~Q_R Q_R⟩のトレースレス成分と同一視され、Λ_R M_GUTに比例する期待値をとる。
• ゲージ媒介超対称性破れは、MSBセクターと可視セクター間の相互作用によって実現され、Rセクターのメソンの期待値によってミセナーゲージ質量が生成される。
• 高次元オペレーター（プランクスケールで抑制される）がμ項と他のソフト項を生成し、安定な不安定な真空を破壊しないように係数が制約される。
• モデルはGUTスケールと電弱スケールの間の関係を予測する：M_GUT² ≈ 4π(μ_MSSM M_p)^{1/2}、プランクスケールを通じて両スケールが動的に関連づけられる。
• λ₄、λ₅、λ₆の結合定数に対する制約が導かれる。これらは不安定性の維持、過剰なヒッグス質量、真空の不安定化を避けるために必要である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GUTスケール、μ項、超対称性の破れスケールがすべて超対称性GUTフレームワーク内で微調整なしに動的に生成可能か？
• RQ2 ISSモデルによる不安定な超対称性の破れが自然性と長寿命な真空を保ちつつGUTセクターと一貫して結合可能か？
• RQ3 リノーブティングフレームワークにおいて、μ項とソフト質量を生成する高次元オペレーターに課される物性的制約は何か？
• RQ4 入力パラメータのない完全に動的であるGUTモデルにおいて、ダブルット・トリプレット質量分裂問題は解決可能か？
• RQ5 完全にリノーブティングされたSUSY GUTにおいて、GUTスケールと電弱スケールの間の予測される関係は何か？

主な発見

• GUTスケールM_GUT ∼ 10^{16–17} GeVは、Rセクターのメソンスーパーフィールド⟨~Q_R Q_R⟩ ∼ Λ_R M_GUTの期待値によって動的に生成される。
• μ項はプランクスケールで抑制されたオペレーターΔW₄によって生成され、MSBスケールを∼100 GeVに保つためにはλ₄ ≲ 10^{-11}が必要である。
• ヒッグス場とミセンサを結合するΔW₆は強く制約される：λ₆ ≲ 10^{-15}でなければ、ヒッグス質量が電弱スケールを超えることになる。
• モデルはGUTスケールと電弱スケールの間の特定の関係を予測する：M_GUT² ≈ 4π(μ_MSSM M_p)^{1/2}、両スケールがプランクスケールを通じて動的に関連づけられる。
• ΔW₇、ΔW₈、ΔW₉は制約を受けない（λ ≈ O(1)）が、これらは高次相互作用にしか寄与せず、真空の不安定化を引き起こさない。
• スケールの完全な動的生成にもかかわらず、陽子崩壊は依然として問題であり、軽いヒッグストリプレットが原因であるため、モデルのさらなる精錬が不可欠である。