[論文レビュー] SUSY Model Building

Stuart Raby|arXiv (Cornell University)|Oct 15, 2007

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 33被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、最近の超対称性モデル構築に関する進展をレビューし、動的SUSY破れメカニズム、MSSMにおける「小さな階層問題」とμ問題、およびオービフォールドGUTとヘテロティック弦理論によるUV完備化に焦点を当てる。結論として、準安定なSUSY破れ真空は一般に存在し、宇宙論的に長寿命であることが示され、物理的実現可能性とUV完全なSUSY理論への道筋を支持する。

ABSTRACT

I review some of the latest directions in supersymmetric model building, focusing on SUSY breaking mechanisms in the minimal supersymmetric standard model [MSSM], the "little" hierarchy and $μ$ problems, etc. I then discuss SUSY GUTs and UV completions in string theory.

研究の動機と目的

• LEPのデータがヒッグス粒子の質量を制約するため、停止粒子が重いか混合角が大きい場合を除き、細調整を避けられないMSSMにおける「小さな階層問題」を解決すること。
• 動的SUSY破れと自然なパrameter選択を通じて、MSSMにおけるμ問題とBμ問題を解消すること。
• オービフォールドGUTと10次元ヘテロティック弦理論への埋め込みを通じて、MSSMの妥当なUV完備化を構築すること。
• グローバルおよびローカルSUSY／弦理論の設定において、準安定なSUSY破れ真空が一般に存在し、宇宙論的に長寿命であることを示すこと。
• コンpact化された高次元モデルを用いてMSSMを大統一理論と弦理論で統一すること。特に、オービフォールディングとウィルスン線を用いた対称性の破れを通じて。

提案手法

• 『小さな階層問題』に関連するヒッグス粒子質量の1ループ補正を、式 $ m_h^2 \approx M_Z^2 + \frac{3G_F m_t^4}{\sqrt{2}\pi^2} \left( \log \frac{m_{\tilde{t}}^2}{m_t^2} + X_t^2(1 - \frac{X_t^2}{12}) \right) $ を用いて分析し、これにより階層問題と関連付ける。
• 重力、ゲージ、異常媒介の3つの主要なSUSY破れ媒介機構を検討し、モジュライおよびディラトン媒介を含む変種も含む。
• 境界でゲージ対称性が破れる $ M_4 \times S^1 / (Z_2 \times Z_2') $ における5次元オービフォールドGUTを構築し、SO(10)およびSU(6)×SU(2)_Rの対称性を経てパティ・サラム統一を実現する。
• 10次元ヘテロティック弦理論に5次元オービフォールドGUTを埋め込み、$ (T^2)^3 / Z_3 $ にコンパクト化し、ウィルスン線を用いる。この際、モジュラー不変性を保つためにシフトベクトル $ V_6 $ を使用する。
• 非ねじれおよびねじれのセクターからの質量ゼロの弦状態を用い、固定点に局在化した3つの世代を持つMSSMスピンターを実現する。
• オービフォールド射影と境界条件を適用し、ヒッグスダブルレットをトリプレットから分離し、バリオン数破れの抑制により陽子崩壊を抑制する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グローバルおよびローカルSUSY理論、および弦理論の設定において、準安定なSUSY破れ真空が一般に実現可能であり、宇宙論的に妥当な寿命を持つのか？
• RQ2 極端な細調整を避けるために、MSSMにおける『小さな階層問題』はどのように解決できるか？
• RQ3 オービフォールドコンパクト化は、GUTにおけるゲージ統一とダブルレット・トリプレットの分離をどのように達成するか？
• RQ4 5次元オービフォールドGUTは、現実的な3世代MSSMスピンターを持つ10次元ヘテロティック弦理論にどのようにUV完備化できるか？
• RQ5 動的SUSY破れと幾何的対称性破れを組み合わせることで、μ問題とBμ問題を同時に解決できるか？

主な発見

• グローバルSUSYおよびローカルSUSY／弦理論の両設定において、準安定なSUSY破れ真空は一般に存在し、宇宙論的に長寿命である。これはモデル構築における主要な障壁を除去する。
• 『小さな階層問題』は、LEPによるヒッグス粒子質量の下限（114.4 GeV）が、停止粒子が重い（$ m_{\tilde{t}} \geq 1 $ TeV）か、混合角が大きい（$ X_t \approx \pm \sqrt{6} $）場合を除き、細調整を強いる。新しい物理が導入されない限り、これは避けられない。
• 境界で $ Z_2 \times Z_2' $ の破れを伴う5次元オービフォールドGUTは、パティ・サラム統一を実現し、波動関数の局在化によりヒッグスダブルレットをトリプレットから自然に分離する。
• E(8)×E(8)ヘテロティック弦理論から導かれる $ M_4 \times S^1 / (Z_2 \times Z_2') $ におけるE(6)オービフォールドGUTは、3つの世代とMSSMに類似した内容を持つ低エネルギースピンターを生成する。
• ウィルスン線を伴う $ (T^2)^3 / Z_3 $ へのコンパクト化により、非ねじれおよびねじれのセクターから質量ゼロの状態が得られ、3つの世代とゲージ対称性の破れを伴うMSSMスピンターが実現される。
• オービフォールドGUTのヘテロティック弦理論へのUV完備化は可能であり、5次元有効理論は10次元コンパクト化された弦モデルの低エネルギー限界として現れる。