Θεωρητική και φαινομενολογική μελέτη ενοποιημένων υποδειγμάτων του καθιερωμένου προτύπου

Abstract

Supersymmetric Grand Unified Theories (SUSY GUTs) are the most natural extension of the Standard model unifying electroweak and strong forces. Despite their indubitable virtues, one of their shortcomings is the large number of parameters used to describe the high energy thresholds (HET), which are hard to handle.We present a new method according to which the effects of the HETs, in any GUT model, can be described by fewer parameters that are randomly produced from the original set of the parameters of the model. In this way, regions favoured by the experimental data are easier to locate, avoiding a detailed and time consuming exploration of the multidimensional parameter space. To check the efficiency of this method, we directly apply it to a SUSY SO(10) GUT model which uses the Dimopoulos-Wilczek mechanism. We show that the demand of gauge coupling unification, in conjunction with precision data, locates regions of the parameter space in which the strong coupling a_strong is within the experimental limits, along with a proton lifetime, above the current experimental bounds.We cross-check these preferred regions by applying constraints based on the results of the LHC for the mass of the Higgs particle and the supersymmetry exclusion limits.

Το σημαντικότερο χαρακτηριστικό των υπερσυμμετρικών θεωριών μεγαλειώδους ενοποίησης (SUSY GUTs) είναι η ενοποίηση των σταθερών σύζευξης βαθμίδας σε μια μεγάλη ενεργειακή κλίμακα. Παρά τις ενδιαφέρουσες προβλέψεις τους, το κυριότερο τους μειονέκτημα είναι ο μεγάλος αριθμός παραμέτρων που απαιτούνται για να προσδιοριστούν τα κατώφλια υψηλών ενεργειών (HET). Έχοντας ως στόχο την ευκολότερη και ταχύτερη σάρωση του παραμετρικού χώρου για περιοχές που ευνοούνται από τα πειραματικά δεδομένα, εισάγουμε μια νέα μέθοδο, σύμφωνα με την οποία η επίδραση των HET μπορεί να συμπεριληφθεί σε λιγότερες ελεύθερες παραμέτρους, οι οποίες παράγονται με το αρχικό σύνολο των υπέρβαρων παραμέτρων. Η μέθοδος που επινοήσαμε μπορεί να υλοποιηθεί σε κάθε μοντέλο GUT. Προκειμένου να ελέγξουμε την αποτελεσματικότητα της, την εφαρμόζουμε σε ένα υπερσυμμετρικό GUT μοντέλο με ομάδα συμμετρίας την SO(10), το οποίο υιοθετεί τον μηχανισμό Dimopoulos-Wilczek. Δείχνουμε ότι η απαίτηση της ενοποίησης των σταθερών βαθμίδας, καθώς και οι ηλεκτρασθενείς μετρήσεις ακριβείας και κυρίως η πειραματική τιμή της ισχυρής σταθεράς σύζευξης a_strong, σε συνδυασμό με τα πειραματικά όρια από το χρόνο ζωής του πρωτονίου, οδηγούν σε προτιμητέες περιοχές στον νέο παραμετρικό χώρο. Οι περιοχές αυτές ελέγχονται και με βάση τα αποτελέσματα του πειράματος LHC για τη μάζα του σωματιδίου Higgs και για τα όρια αποκλεισμού της υπερσυμμετρίας.