[论文解读] Codes of all elementary particles

Kang-Sin Choi, Jihn E. Kim|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 2

一句话总结

该论文提出了一种基于F-theory的超对称SU(6)大统一模型，包含三个世代及全局SU(3)[family]家族对称性，该模型自然生成费米子质量，确保了弱同位旋双态-三重态分裂，并通过实现质子六次性（proton hexality）实现了质子稳定性。利用F-theory的纤维丛 flux，该模型拟合了三种规范耦合常数，并预测质子寿命在10^{36–37}年量级。

ABSTRACT

We obtain a supersymmetric three family chiral SU(6) grand unification model with the global family symmetry SU(3)[family] from F-theory. This model has nice features such as all the fermion masses are reasonably generated and there results only one pair of Higgs doublets, realizing the doublet-triplet splitting from the family symmetry SU(3)[family]. The proton hexality is realized toward the proton stability problem. There is a room to fit the three gauge couplings using the F-theory flux idea and we obtain the proton lifetime in the 10^{36-37} yr region.

研究动机与目标

• 构建一个能够解释三代费米子及其质量的现实大统一理论（GUT）。
• 在超对称框架下，利用家族对称性SU(3)[family]解决双态-三重态分裂问题。
• 通过在F-theory紧化中实现质子六次性，实现质子稳定性。
• 利用F-theory的纤维丛flux机制，拟合三种规范耦合常数的统一。
• 预测的质子寿命与实验下限一致，处于10^{36–37}年范围内。

提出的方法

• 在椭圆纤维化的卡拉比-丘四fold上进行F-theory紧化，构建超对称SU(6)大统一理论。
• 通过全局家族对称性SU(3)[family]控制费米子质量纹理并强制实现双态-三重态分裂。
• 利用F-theory中的flux稳定模参数，并调节三种规范耦合常数的统一尺度。
• 将三个手征性家族的夸克与轻子嵌入SU(6)的fundamental表示，并赋予家族对称性量子数。
• 将质子六次性作为禁止通过五维算符导致快速质子衰变的离散对称性来实现。
• 通过模型中重规范玻色子与希格斯玻色子诱导的有效算符计算质子寿命。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在具有三个世代的大统一理论中实现费米子质量的自然生成？
• RQ2 在F-theory GUT中，能否利用家族对称性解决双态-三重态分裂问题？
• RQ3 质子六次性在此模型中如何抑制通过五维算符导致的快速质子衰变？
• RQ4 F-theory的flux如何影响规范耦合统一及质子寿命预测？
• RQ5 该具有SU(3)[family]对称性的SU(6) GUT中预测的质子寿命是多少？

主要发现

• 该模型通过家族对称性与SU(6)规范动力学成功生成了所有费米子质量。
• 双态-三重态分裂通过SU(3)[family]家族对称性动态实现，避免了对额外希格斯机制的需求。
• 质子六次性作为离散对称性被实现，保护了质子稳定性，使其免受五维算符影响。
• F-theory的flux允许调节三种规范耦合常数，使其在大统一尺度上统一。
• 质子寿命预测范围为10^{36–37}年，与当前实验下限一致。
• 该模型仅包含一对希格斯双态，从根本上避免了双态-三重态分裂问题。