En la física de partículas , el doblete-triplete ( división ) problema es un problema de algunos Teorías Gran unificadas , tales como SU (5) , SO (10) , y. Las grandes teorías unificadas predicen los bosones de Higgs (dobletes de) surgen de representaciones del grupo unificado que contienen otros estados, en particular, estados que son tripletes de color. El problema principal con estos Higgs triplete de color es que pueden mediar en la desintegración de protones en teorías supersimétricas que solo son suprimidas por dos potencias de la escala GUT (es decir, son operadores supersimétricos de dimensión 5). Además de mediar en la desintegración de protones, alteran la unificación del acoplamiento de calibre . El problema del doblete-triplete es la pregunta "¿qué mantiene los dobletes ligeros mientras que los trillizos son pesados?"
División de doblete-triplete y la -problema
En SU 'mínimo' (5), la forma en que uno logra la división doblete-triplete es a través de una combinación de interacciones
dónde es un adjunto de SU (5) y no tiene rastro . Cuándo adquiere un valor esperado de vacío
que rompe SU (5) con la simetría de calibre del Modelo Estándar, los dobletes y tripletes de Higgs adquieren una masa
Desde está en la escala GUT ( GeV) y los dobletes de Higgs deben tener una masa de escala débil (100 GeV), esto requiere
.
Entonces, para resolver este problema de división de doblete-triplete, es necesario ajustar los dos términos dentro de una parte de . Ésta es también la razón por la que el problema mu del MSSM (es decir, por qué los dobletes de Higgs son tan ligeros) y la división doblete-triplete están tan estrechamente entrelazados.
Soluciones para la división doblete-triplete
El mecanismo del socio perdido
Una solución a la división doblete-triplete (DTS) en el contexto de supersimétrica propuesto en [1] y [2] se denomina mecanismo de socio faltante (MPM). La idea principal es que además de los campos habituales hay dos supercampos quirales adicionales y . Tenga en cuenta que se descompone de la siguiente manera en el grupo de medidores SM:
que no contiene ningún campo que pueda acoplarse al dobletes de o . Por razones teóricas grupales tiene que ser roto por un en lugar de lo habitual , al menos en el nivel renormalizable. El superpotencial luego lee
Después de romper con el SM, el triplete de color puede volverse súper pesado, suprimiendo la descomposición del protón , mientras que el SM Higgs no lo hace. Tenga en cuenta que, sin embargo, el SM Higgs tendrá que recoger una masa para reproducir correctamente la teoría electrodébil .
Tenga en cuenta que, aunque resuelve el problema de DTS, el MPM tiende a convertir los modelos en No perturbativos justo por encima de la escala GUT. Este problema se soluciona mediante el mecanismo de doble socio faltante .
Mecanismo de Dimopoulos-Wilczek
En una teoría SO (10), existe una solución potencial al problema de división de doblete-triplete conocido como el mecanismo 'Dimopoulos-Wilczek'. En SO (10), el campo adjunto, adquiere un valor de expectativa de vacío de la forma
.
y dan masas al doblete y triplete de Higgs, respectivamente, y son independientes entre sí, porque no tiene seguimiento para los valores que puedan tener. Si, entonces el doblete de Higgs permanece sin masa. Esto es muy similar a la forma en que se realiza la división doblete-triplete en las teorías de gran unificación de dimensiones superiores o en la teoría de cuerdas.
Sin embargo, para hacer que el VEV se alinee en esta dirección (y aún así no estropear los otros detalles del modelo) a menudo se requieren modelos muy artificiales.
Representaciones de Higgs en Grand Unified Theories
En SU (5):
En SO (10):
Decaimiento de protones
Las teorías no supersimétricas sufren de correcciones radiativas cuárticas a la masa al cuadrado del bosón de Higgs electrodébil (ver problema de jerarquía ). En presencia de supersimetría , el triplete Higgsino necesita ser más masivo que la escala GUT para evitar la desintegración de protones porque genera operadores de dimensión 5 en MSSM ; allí no es suficiente simplemente requerir que el triplete tenga una masa de escala GUT .
Referencias
- ^ A. Masiero; DV Nanopoulos; K. Tamvakis; T. Yanagida (1982). "Dobletes de Higgs naturalmente sin masa en supersimétrico SU (5)" (PDF) . Física letras B . 115 : 380. doi : 10.1016 / 0370-2693 (82) 90522-6 .
- ^ B. Grinstein (1982). "Una teoría de calibre supersimétrica SU (5) sin problema de jerarquía de calibre". Física B nuclear . 206 : 387. doi : 10.1016 / 0550-3213 (82) 90275-9 .
- 'Supersimetría en energías ordinarias. 1. Masas Y Leyes de Conservación. ' Steven Weinberg . Publicado en Phys. Rev. D 26: 287,1982. doi : 10.1103 / PhysRevD.26.287
- 'Descomposición de protones en modelos supersimétricos'. Savas Dimopoulos , Stuart A. Raby, Frank Wilczek . Publicado en Phys. Letón. B 112: 133, 1982. doi : 10.1016 / 0370-2693 (82) 90313-6
- 'Multiplets incompletos en modelos unificados supersimétricos.' Savas Dimopoulos, Frank Wilczek.
enlaces externos
- "¿Dónde en el mundo están SUSY & WIMPS? - Nima Arkani-Hamed" . YouTube . 20 de julio de 2017.(En este video de 12:00 a 18:00, Arkani-Hamed ofrece una breve discusión de la relación entre el problema de división de doblete-triplete y el problema de jerarquía ).