[论文解读] U(1)$_A$ Models of Fermion Masses Without a $μ$ Problem

Vidyut Jain, R. Shrock|ArXiv.org|Jul 5, 1995

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 8

一句话总结

该论文提出了一种U(1)$_A$规范对称性模型，通过味依赖的U(1)$_A$荷将$\mu$项质量与费米子质量联系起来，从而解决了超对称理论中的$\mu$问题。该模型推导出$\mu$-项荷与平均下夸克/轻子荷之间的简单关系，自然地得出$\mu \sim O(m_W)$，并构建了一个无需微调的显式模型来实现该机制。

ABSTRACT

We discuss the connection between models of fermion masses and mixing involving a string-motivated flavor/generation U(1)$_A$ gauge symmetry and the $μ$ term. We point out that in a certain class of such models the flavor physics can provide an appealing solution to the $μ$ problem, naturally yielding a $μ\sim O(m_{_W})$. A simple relationship between the $U(1)_A$ charge $q_{H}$ of the $μ$-term and the average generational $U(1)_A$ charges of the down quark and leptonic sectors is derived. Finally, we construct an explicit model illustrating our results.

研究动机与目标

• 通过弦理论启发的U(1)$_A$味对称性解决超对称理论中的$\mu$问题。
• 展示$\mu$项质量如何在无需微调的情况下自然地达到$m_W$量级。
• 推导$U(1)_A$对$\mu$-项的荷与下夸克和轻子扇区平均荷之间的定量关系。
• 构建一个具体且可行的模型，以展示所提出的机制。

提出的方法

• 引入具有世代依赖荷的U(1)$_A$规范对称性，以描述费米子质量与混合。
• 将$U(1)_A$荷$q_H$与$\mu$-项关联到下夸克和带电费米子扇区的平均$U(1)_A$荷。
• 利用异常消除和味对称性约束来固定荷结构。
• 构建一个具有合适希格斯和物质内容的最小模型，以实现荷赋值。
• 确保$\mu$项通过U(1)$_A$对称性自发破缺在$m_W$尺度上动态生成。
• 验证该模型通过自然产生$\mu \sim O(m_W)$避免了$\mu$问题。

实验结果

研究问题

• RQ1 U(1)$_A$味对称性是否能自然地生成$O(m_W)$量级的$\mu$项而无需微调？
• RQ2 U(1)$_A$对$\mu$-项的荷与下夸克和轻子扇区平均荷之间的确切关系是什么？
• RQ3 在基于U(1)$_A$规范对称性的费米子质量模型框架内，如何解决$\mu$问题？
• RQ4 是否存在一个一致且显式的模型，能够实现该机制并满足异常消除和正确的现象学要求？

主要发现

• 推导出$U(1)_A$荷$q_H$与下夸克和轻子扇区平均$U(1)_A$荷之间的简单关系。
• 该模型自然地得出$\mu \sim O(m_W)$，从而在无需微调的情况下解决了$\mu$问题。
• $\mu$项质量由于U(1)$_A$对称性破缺而在弱能标处动态生成。
• 构建了一个显式模型，实现了所提出的机制，具有一致的荷赋值和异常消除。
• 该框架通过统一的味对称性将费米子质量生成与$\mu$项联系起来，为这两种现象提供了统一的解释。
• 该模型通过将$\mu$项嵌入与费米子质量相同的动力学框架中，避免了$\mu$问题。