[论文解读] Fermion masses and proton decay in string-inspired SU(4)×SU(2)2×U(1)XSU(4)×SU(2)2×U(1)X

T. Dent, G.K. Leontaris+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

该论文提出了一种具有物质在基础表示和对称张量表示下的超对称 SU(4)×SU(2)₂×U(1)X 模型，通过为上型夸克、下型夸克、带电轻子和中微子的 Yukawa 矩阵使用不同的 Clebsch–Gordan 系数，生成了层次化的费米子质量与双大中微子混合。该模型通过具有分数 U(1)X 电荷的 Green–Schwarz 机制实现异常抵消，成功地在维度-4 和维度-5 水平上抑制了质子衰变。

ABSTRACT

We present a supersymmetric model of fermion masses with SU(4)×SU(2)2×U(1)XSU(4)×SU(2)2×U(1)X gauge group with matter in fundamental and antisymmetric tensor representations only. The up, down, charged lepton and neutrino Yukawa matrices are distinguished by different Clebsch–Gordan coefficients due to contracting over SU(4)SU(4) and SU(2)RSU(2)R indices. We obtain a hierarchical light neutrino mass spectrum with bi-large mixing. The condition that anomalies be cancelled by a Green–Schwarz mechanism leads to fractional U(1)XU(1)X charges which exclude B violation through dimension-4 and -5 operators.

研究动机与目标

• 基于 SU(4)×SU(2)₂×U(1)X 构建一个基于最小物质表示的超对称大统一理论。
• 解释费米子质量的层次结构以及中微子中双大混合模式的成因。
• 通过具有分数 U(1)X 电荷的 Green–Schwarz 机制实现异常抵消。
• 通过排除维度-4 和维度-5 的 B 数破坏算符，实现质子衰变的抑制。

提出的方法

• 在 SU(4)×SU(2)₂×U(1)X 下，对物质场采用基础表示和对称张量表示。
• 通过为 SU(4) 和 SU(2)R 索引使用不同的 Clebsch–Gordan 系数，以区分上型夸克、下型夸克、带电轻子和中微子的 Yukawa 矩阵。
• 实施 Green–Schwarz 机制以抵消 gauge 异常，从而导致分数 U(1)X 电荷。
• 分析得到的有效拉格朗日量，评估是否存在破坏 baryon 数的维度-4 和维度-5 算符。
• 从中微子 Yukawa 矩阵的结构出发，评估中微子质量谱和混合角。
• 确保与观测到的费米子质量层次结构和中微子振荡数据的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过具有 SU(4)×SU(2)₂×U(1)X 规范对称性的统一模型生成层次化的费米子质量？
• RQ2 在该模型中，中微子振荡观测到的双大混合模式由什么决定？
• RQ3 该模型中的 Green–Schwarz 机制是否能导致分数 U(1)X 电荷，从而抑制质子衰变？
• RQ4 在此框架中，维度-4 和维度-5 的 baryon 数破坏算符是否被排除？
• RQ5 SU(4) 和 SU(2)R 的 Clebsch–Gordan 系数如何差异性地影响 Yukawa 矩阵？

主要发现

• 该模型成功生成了与中微子振荡数据一致的层次化轻子中微子质量谱。
• 中微子扇区中的双大混合自然地源于中微子 Yukawa 矩阵的结构以及 Clebsch–Gordan 系数。
• 通过 Green–Schwarz 机制实现的异常抵消导致了分数 U(1)X 电荷，这对抑制质子衰变至关重要。
• 分数 U(1)X 电荷的存在排除了破坏 baryon 数的维度-4 和维度-5 算符，从而稳定了质子。
• 该模型仅使用基础表示和对称张量表示，最小化了谱系，同时保持了现象学上的可行性。
• 上型夸克、下型夸克、带电轻子和中微子的独立 Yukawa 矩阵由 SU(4) 和 SU(2)R 索引上的不同群论收缩决定。