[论文解读] Discrete symmetries from hidden sectors

Pascal Anastasopoulos, Robert Richter+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2015

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 51被引用 4

一句话总结

该论文通过在全局一致的Gepner定向模型中允许阿贝尔离散规范对称性由可见 sector 和隐藏 sector 中的 U(1) 规范因子的线性组合生成，扩展了先前关于弦紧致化中离散对称性的研究。通过将搜索顺序调整为先识别能抵消 tadpole 的隐藏 sector，再分析对称性，该方法显著提高了发现现象学上相关离散对称性的概率——特别是物质宇称和重子三性——并证明这些对称性可在多个类 MSSM 的 Gepner 模型中实现。

ABSTRACT

We study the presence of abelian discrete symmetries in globally consistent orientifold compactifications based on rational conformal field theory. We extend previous work [1] by allowing the discrete symmetries to be a linear combination of U(1) gauge factors of the visible as well as the hidden sector. This more general ansatz significantly increases the probability of finding a discrete symmetry in the low energy effective action. Applied to globally consistent MSSM-like Gepner constructions we find multiple models that allow for matter parity or Baryon triality.

研究动机与目标

• 克服以往仅依赖可见 sector 中 U(1) 因子的模型中发现阿贝尔离散对称性概率过低的问题。
• 研究在定义离散对称性的线性组合中引入隐藏 sector 中的 U(1) 规范因子，是否能提高实现现象学上相关对称性的可能性。
• 识别出禁止通过五维算符发生质子衰变的全局一致 Gepner 模型中的离散对称性，特别是物质宇称和重子三性。
• 探索混合可观测-隐藏 U(1) 对称性——可能在低能下未被电弱对称性破缺——是否能稳定质子并约束相互作用耦合。
• 评估在 5028 个 tadpole 抵消的 Gepner 模型样本中此类对称性的统计普遍性，并探讨其对弦景观的启示。

提出的方法

• 逆转计算顺序：先识别能抵消 tadpole 的隐藏 sector，再分析离散对称性，从而能够同时包含可见和隐藏的 U(1) 因子。
• 应用 Green-Schwarz 机制识别异常 U(1) 规范对称性，这些对称性会变得有质量，从而在低能有效理论中留下全局离散对称性。
• 从可见和隐藏 sector 的 U(1) 电荷中构造线性组合，以定义与所有 D-instanton 配置对易的候选离散对称性 Z_N。
• 施加离散 gauge 异常抵消约束，以确保所提出的 Z_N 对称性的一致性。
• 在 ADKS 类 7506 和 Madrid 超荷嵌入框架下，对 5028 个全局一致且 tadpole 抵消的 Gepner 模型进行系统性扫描。
• 分析所有场在候选离散对称性下的电荷分配，以确定哪些相互作用被禁止。

实验结果

研究问题

• RQ1 当在对称性组合中包含隐藏 sector 的 U(1) 因子时，是否能在全局一致的 Gepner 定向紧致化中实现物质宇称或重子三性等离散对称性？
• RQ2 与仅限于可见 sector U(1) 的模型相比，将隐藏 sector U(1) 因子纳入定义离散对称性的线性组合，是否显著提高在低能有效理论中获得离散对称性的概率？
• RQ3 是否存在未被电弱对称性破缺机制破缺的混合可观测-隐藏 U(1) 对称性，从而可能提供质子稳定性的可行机制？
• RQ4 在大量一致的 Gepner 模型样本中，与异常抵消兼容的 Z_2 和 Z_3 对称性的统计普遍性如何？
• RQ5 在样本中未发现质子六重性（即同时具备物质宇称和重子三性）是否意味着存在约 10 到 1000 的抑制因子，还是仅因样本规模有限？

主要发现

• 当允许同时使用可见和隐藏 U(1) 规范因子的线性组合时，低能有效理论中发现阿贝尔离散对称性的概率显著提高。
• 在 5028 个全局一致的类 MSSM Gepner 模型中，多个模型实现了物质宇称（Z_2），若干模型表现出重子三性（Z_3），但无一同时实现两者。
• 在所有可能的 Z_6 选项中，识别出一种 Z_6 对称性的实现，即 L^2_6 R_6。
• 在 85% 的具有离散对称性的模型中，对称性在可见 sector 上非平凡地作用，从而禁止了诸如导致五维质子衰变的不希望的相互作用。
• 分析证实，所有与离散 gauge 异常兼容的 Z_2 和 Z_3 离散对称性均已实现，表明这些对称性在模型空间中具有广泛实现。
• 结果表明，对如质子六重性等理想对称性的抑制因子可能在 10 到 1000 的范围内，这基于当前样本中未观察到该现象，尽管搜索空间已扩大。