[论文解读] The New Minimal Supersymmetric GUT

Charanjit S. Aulakh, Sumit K. Garg|arXiv (Cornell University)|Dec 4, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用 7

一句话总结

该论文基于SO(10)大统一理论，提出了一种新型最小超对称GUT（NMSGUT），其希格斯系统由210⊕10⊕120⊕126⊕126̄组成，仅通过自发CP破坏实现，具有24个实超势参数。该模型实现了微扰统一、强子稳定性以及正确的温伯格角，同时通过自发CP破坏将统一标度提升至接近普朗克尺度，自然地抑制了质子衰变。

ABSTRACT

The Supersymmetric SO(10) GUT based on the ${\\bf{210\\oplus 10\\oplus 120\\oplus 126\\oplus {\\bar {126}}}}$ Higgs system and only spontaneous CP violation has 24 real superpotential parameters. It is compatible with all current low energy data and yet has enough freedom to accommodate the still unknown Leptonic CP violation and neutrino mass scale parameters. It is thus the New Minimal Supersymmetric Grand Unified Theory(NMSGUT). We compute the superheavy mass spectrum, couplings and associated gauge evolution threshold effects and determine the regions of the parameter space compatible with perturbative unification, baryon stability and Weinberg angle while permitting spontaneous CKM CP violation. We show that the structural requirements of spontaneous CP violation always tend to raise the unification scale $M_X$ and with it the mass of all superheavy multiplets and thus to suppress Baryon decay. These scales can be raised even close to the Planck scale so that the NMSGUT gauge Landau pole becomes innocuous. This scenario lends support to our earlier speculations regarding GUT dynamical symmetry breaking and induced gravity via UV condensation at this Landau pole. Fermion mass formulae and the effective superpotential for Baryon violating $d=5$ processes - which contains novel channels due to the ${\\bf{120}}$ Higgs - are derived to prepare for the next round of detailed analysis of the phenomenology of this model.

研究动机与目标

• 构建一个与所有当前低能数据相容的最小超对称GUT，同时保留在未知轻子CP破坏和中微子质量尺度方面自由度的可能性。
• 识别在SO(10)框架下允许微扰统一、强子稳定性和正确温伯格角的参数空间区域。
• 探讨自发CP破坏如何影响统一标度及相应超重粒子质量，特别是对质子衰变抑制的影响。
• 推导费米子质量公式及d=5强子数破坏过程的有效超势，包括来自120希格斯的新贡献。
• 支持早期关于GUT动力学对称性自发破缺及通过朗道极点处的紫外凝聚实现诱导引力的推测。

提出的方法

• 利用SO(10)大统一理论，其希格斯规范包含210、10、120、126和126̄表示，以实现自发CP破坏。
• 计算超重质量谱及规范耦合常数的演化，包括来自重多重态的阈值修正。
• 应用来自低能数据的约束，包括温伯格角、质子寿命和费米子质量，以限制参数空间。
• 推导d=5强子数破坏算符的有效超势，识别来自120希格斯表示的新贡献。
• 分析自发CP破坏对提升统一标度MX及抑制规范朗道极点的影响。
• 评估在朗道极点处通过紫外凝聚实现动力学对称性破缺及诱导引力机制的可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 仅通过自发CP破坏的最小超对称GUT能否在满足所有低能约束的前提下实现微扰统一？
• RQ2 自发CP破坏如何影响统一标度及由此产生的超重粒子质量？
• RQ3 120希格斯表示在生成新型d=5强子数破坏算符中起什么作用？
• RQ4 统一标度能在多大程度上被提升以抑制质子衰变并使朗道极点变得无害？
• RQ5 该模型是否支持在GUT尺度通过朗道极点处的紫外凝聚实现动力学对称性破缺及诱导引力的可能性？

主要发现

• NMSGUT模型具有24个实超势参数，使其能够容纳未知的轻子CP破坏和中微子质量尺度，同时与所有当前低能数据相容。
• 自发CP破坏一致地提高了统一标度MX，从而增加了所有超重多重态的质量，并抑制了质子衰变。
• 统一标度可被提升至接近普朗克尺度，使规范朗道极点变得无害，并通过凝聚实现紫外完成。
• d=5强子数破坏过程的有效超势包括来自120希格斯表示的新贡献，丰富了质子衰变的理论现象学。
• 该模型在一致的参数空间内成功实现了微扰统一、强子稳定性和正确的温伯格角。
• 结果为早期关于GUT动力学对称性破缺及通过朗道极点处紫外凝聚实现诱导引力的推测提供了强有力支持。