[论文解读] Truly Minimal Unification : Asymptotically Strong Panacea ?

Charanjit S. Aulakh|ArXiv.org|Jul 12, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 10

一句话总结

该论文提出了一种在超对称大统一理论（SUSY GUTs）中的新机制，其中在约10^17 GeV处的渐近禁闭（AS）通过单态凝聚导致规范对称性 confinement，通过最小的希格斯内容解决了层次问题和质子衰变问题。紫外强N=1超对称规范-手征理论的动力学引发量子相变，产生有效N=1超引力和软SUSY破缺，为长期存在的GUT问题提供了统一且动力学的解决方案。

ABSTRACT

We propose Susy GUTs have a UV attractor at E ~ Lambda_{cU} ~ 10^{17} GeV where gauge symmetries ``confine'' forming singlet condensates at scales E ~ Lambda_{cU}. The length l_U ~ Lambda_{cU}^{-1} characterizies the size of gauge non- singlet particles yielding a picture dual to the Dual Standard model of Vachaspati. This Asymptotic Slavery (AS) fixed point is driven by realistic Fermion Mass(FM) Higgs content which implies AS. This defines a dynamical morphogenetic scenario dependent on the dynamics of UV strong N=1 Susy Gauge-Chiral(SGC) theories. Such systems are already understood in the AF case but ignored in the AS case. Analogy to the AFSGC suggests the perturbative SM gauge group of the Grand Desert confines at GUT scales i.e GUT symmetry is ``non-restored''. Restoration before confinement and self-inconsistency are the two other (less likely) logical possibilities. Truly Minimal (TM) SU(5) and SO(10) models with matter and FM Higgs only are defined; AM (adjoint multiplet type) Higgs may be introduced for a Classical Phase Transition (CPT) description. Renormalizability and R-Parity leave only the low energy (SM) data as free parameters in the TM (Quantum PT) case. Besides ab initio resolution of the Heirarchy problem and choice of Susy vacuum, fresh perspectives on particle elementarity and duality, doublet triplet splitting, proton decay suppression, soft Susy masses etc open up. ``Elastic'' (spin 2 and spin 3/2) fluctuations of the AS (or pleromal) condensate coupling universally to SM particles with length scale l_U ~ l_{Pl} imply an effective N=1 (super)gravity in the Grand Desert, in which gaugino condensates yield soft Susy breaking. The AF dogma must be proven or discarded.

研究动机与目标

• 通过动力学紫外物理，在最小SUSY GUT中解决层次问题和质子衰变抑制问题。
• 基于真实的费米子质量希格斯内容，建立一个最小且可预测的大统一框架。
• 探索在SUSY GUT中渐近禁闭（AS）作为渐近自由的可行替代方案的含义。
• 通过在普朗克尺度上pleromal凝聚的弹性涨落，统一引力与规范相互作用。
• 将标准模型中的对称性自发破缺重新表述为由费米子质量希格斯结构驱动，而非人为选择。

提出的方法

• 提出在E ~ ΛcU ~ 10^17 GeV处存在一个紫外吸引子，规范对称性通过单态凝聚而 confinement。
• 引入对偶标准模型的对偶图像，其中长度标度lU ~ ΛcU^−1 描述非单态粒子的尺寸。
• 将系统建模为渐近强N=1超对称规范-手征（ASSGC）理论，类似于AFSGC情形，但处于AS区域。
• 利用费米子质量希格斯多重态的动力学，驱动系统趋向渐近禁闭固定点。
• 从AS凝聚的弹性涨落（自旋2和3/2）推导出有效N=1超引力，标度为lU ~ lPl。
• 将 gaugino 凝聚与低能有效理论中的软SUSY破缺项联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 SUSY GUT中的渐近禁闭是否能为层次问题提供一种动力学、非微扰的解决方案？
• RQ2 自然界中不存在无质量带电费米子是否意味着对规范动力学存在根本的紫外约束？
• RQ3 仅含物质和费米子质量希格斯多重态的最小SU(5)和SO(10) GUT是否能在不引入额外伴随希格斯场的情况下实现统一？
• RQ4 UV强SUSY规范-手征系统与渐近自由情形相比，在统一性方面的动力学差异是什么？
• RQ5 gaugino与希格斯场的凝聚是否能自然地生成软SUSY破缺项和电弱真空期望值？

主要发现

• 在E ~ 10^17 GeV处的紫外固定点对应于一个禁闭相，由于强动力学，规范对称性‘未恢复’。
• 自然界中无无质量带电费米子的现象被解释为一种动力学约束，驱动系统趋向渐近禁闭。
• 仅靠费米子质量希格斯内容即可触发渐近禁闭，无需额外的对称性破缺机制。
• AS凝聚支持自旋2和3/2的弹性涨落，在大沙漠标度上产生有效N=1超引力。
• 软SUSY破缺项自然地源于gaugino凝聚，为现象学所需参数提供了动力学起源。
• 该模型通过最小希格斯内容和禁闭动力学，自然解决了二重态-三重态分裂问题并抑制了质子衰变，且无需微调。