[论文解读] Flavor mixing inspired by flipped SU(5) GUT

J. H. Jeong, Jihn E. Kim+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 6, 2018

Medical Imaging Techniques and Applications参考文献 52被引用 5

一句话总结

本文提出了一种在异质弦紧化于Z₁₂-I轨道空间的翻转SU(5)大统一理论（GUT）框架下，具有现象学可行性的Cabibbo-Kobayashi-Maskawa（CKM）混合矩阵。通过分析下型夸克和上型夸克的质量矩阵，表明所观测到的CKM矩阵——尤其是其CP破坏相位——自然地源于Q_em = +2/3夸克质量矩阵的对角化，该相位接近π/2，从而得到Jarlskog不变量J ≈ 3.08 × 10⁻⁵，与PDG数据（3.18 ± 0.15）× 10⁻⁵一致。

ABSTRACT

We obtain a phenomenologically acceptable Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix in a flipped SU(5) model inspired by the compactification of heterotic string $E_8 imes E_8'$.

研究动机与目标

• 通过源自异质弦紧化的翻转SU(5) GUT模型，解释标准模型中味混合的起源。
• 通过在弦启发的GUT框架中构建质量矩阵，解决味问题并构造一个真实的CKM矩阵。
• 实现一个现象学可接受的CKM矩阵，其CP破坏相位与实验数据一致。
• 通过实施禁止维度5级B数破坏算符的Z₄R离散对称性，确保质子稳定性和正确的电弱能标物理。

提出的方法

• 从涉及SU(5)_{flip}单态和10̄表示的对称耦合出发，推导出下型夸克质量矩阵，其中耦合常数f_{IJ}^{(d)}为实数。
• 利用Q_em = +2/3夸克区的复结构，构建上型夸克质量矩阵，其中相位来源于质量矩阵的对角化。
• 在模型中施加Z₄R对称性，以禁止危险的维度5级B破坏算符，同时允许μ项和Weinberg算符。
• 对下型和上型夸克质量矩阵进行解析对角化，以提取CKM混合矩阵V_CKM。
• 使用KM参数化方法，从CKM矩阵元的虚部计算Jarlskog不变量J。
• 依赖于E₈×E′₈异质弦在Z₁₂-I轨道空间上的紧化，以生成基础场内容和量子数。

实验结果

研究问题

• RQ1 源自异质弦紧化的翻转SU(5) GUT模型能否产生与实验数据一致的CKM矩阵？
• RQ2 在此框架中，CKM矩阵的CP破坏相位如何从夸克质量矩阵结构中自然产生？
• RQ3 Z₄R离散对称性在确保质子稳定性和允许电弱能标μ项方面发挥什么作用？
• RQ4 能否从具有最小场内容的弦启发GUT模型中，重现观测到的CKM矩阵元和Jarlskog不变量的值？
• RQ5 下型和上型夸克的质量矩阵图样在CKM混合角和CP相位的生成中分别起到何种不同作用？

主要发现

• 从模型导出的CKM矩阵与实验数据一致，Jarlskog不变量计算值为J ≈ 3.08 × 10⁻⁵，与PDG给出的(3.18 ± 0.15) × 10⁻⁵值高度一致。
• CKM矩阵中的CP破坏相位主要源于Q_em = +2/3夸克质量矩阵的对角化，其相位接近π/2，与观测到的CP相位相符。
• 该模型通过对称的下型夸克质量矩阵和复的上型夸克矩阵，成功实现了现象学上可行的CKM矩阵，其中后者是CP破坏的主要来源。
• Z₄R对称性成功禁止了维度5级B破坏算符，同时允许电弱能标μ项和用于中微子质量的维度5级Weinberg算符。
• CKM矩阵中的混合角主要由Q_em = -1/3夸克质量矩阵的对角化主导，第一代与第二代的混合由β_{1,2}和β_{2,1}参数决定。
• 该模型实现了具有层级质量谱和与观测值一致的CP相位的真实味结构，支持了翻转SU(5) GUT在弦紧化情景下的可行性。