[论文解读] Renormalizable Adjoint SU(5) Model

P. Perez|arXiv (Cornell University)|Feb 28, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

该论文提出了一种基于 SU(5) 规范对称性的可重整化大统一理论，仅使用两个希格斯多重态——5_H 和 45_H——来生成所有费米子质量。中微子质量通过类型 III 和类型 I seesaw 机制产生，该模型支持质子稳定性和通过伴随表示费米子的非平衡衰变实现的热轻子生成。

ABSTRACT

We investigate the possibility to find the simplest renormalizable grand unified theory based on the SU(5) gauge symmetry. We find that it is possible to generate all fermion masses with only two Higgs bosons, 5_H and 45_H. In this context the neutrino masses are generated through the type III and type I seesaw mechanisms. The predictions coming from the unification of gauge couplings and the stability of the proton are discussed in detail. In this theory the leptogenesis mechanism can be realized through the out of equilibrium decays of the fermions in the adjoint representation.

研究动机与目标

• 构建基于 SU(5) 规范对称性的最简可重整化大统一理论。
• 仅使用两个希格斯多重态——5_H 和 45_H 表示——来生成所有费米子质量。
• 实现中微子质量生成的类型 I 和类型 III seesaw 机制。
• 确保与规范耦合统一和质子稳定性的相容性。
• 通过伴随（45）表示中的费米子非平衡衰变实现热轻子生成。

提出的方法

• 采用 SU(5) 规范群并仅使用最小希格斯内容：一个 fundamental 5_H 和一个对称的 45_H 表示。
• 引入伴随（45）表示中的费米子以介导轻子生成并参与 seesaw 机制。
• 利用 45_H 通过类型 I seesaw 机制生成右手中微子的马约拉纳质量。
• 利用 5_H 和 45_H 通过三重态分量生成狄拉克质量并触发类型 III seesaw。
• 使用一阶微分方程（RGEs）分析规范耦合统一性，以检验与实验约束的一致性。
• 通过维度六算符评估质子衰变率，以评估该模型结构下的稳定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否仅使用两个希格斯多重态构建一个完全可重整化的 SU(5) GUT？
• RQ2 5_H 和 45_H 希格斯场如何生成所有费米子质量，包括中微子？
• RQ3 伴随表示费米子在实现热轻子生成中起什么作用？
• RQ4 该模型中质子衰变是否与实验限制一致？
• RQ5 在此最小可重整化 SU(5) 框架中，规范耦合统一是否成立？

主要发现

• 该模型仅使用两个希格斯多重态 5_H 和 45_H 即实现了全费米子质量生成。
• 中微子质量通过类型 I 和类型 III seesaw 机制生成，从而实现轻的活性中微子。
• 该模型预测质子在维度六算符层次上保持稳定，与当前实验限制一致。
• 规范耦合统一性得以保持，支持 SU(5) GUT 框架的可行性。
• 热轻子生成通过伴随表示费米子的非平衡衰变实现。
• 该模型保持可重整化和最小性，为 SU(5) GUT 提供了一个清晰且具有预测力的扩展。