R 반전성

3. R-반전성 위반 결합

MSSM에서는 다음과 같은 R-반전성을 위반하는 재규격화 가능한 결합이 존재한다. 이러한 결합은 중입자 수(B) 또는 렙톤 수(L)를 위반한다.

• $\backslash int\; d^2\backslash theta\backslash ;\; \backslash lambda\_1\backslash ;\; U^c\; D^c\; D^c$는 중입자 수를 1 단위 위반한다. 이 결합 하나만 관련된 가장 강력한 제약은 중성자-반중성자 진동 관찰 부재이다.
• $\backslash int\; d^2\; \backslash theta\backslash ;\; \backslash lambda\_2\backslash ;\; Q\; D^c\; L$는 렙톤 수를 1 단위 위반한다. 이 결합 하나만 관련된 가장 강력한 제약은 쿼크 및 렙톤 전하 전류 붕괴에서 페르미 상수 $G\_F$의 보편성 위반이다.
• $\backslash int\; d^2\; \backslash theta\backslash ;\; \backslash lambda\_3\backslash ;\; L\; E^cL$는 렙톤 수를 1 단위 위반한다. 이 결합 하나만 관련된 가장 강력한 제약은 렙톤 전하 전류 붕괴에서 페르미 상수의 보편성 위반이다.
• $\backslash int\; d^2\; \backslash theta\backslash ;\; \backslash kappa\backslash ;\; L\; H\_u$는 렙톤 수를 1 단위 위반한다. 이 결합 하나만 관련된 가장 강력한 제약은 큰 중성미자 질량을 유발한다는 것이다.

4. 양성자 붕괴

중입자 수와 렙톤 수가 보존되지 않고 R-반전성 위반 결합에 대해 $\backslash mathcal\{O\}(1)$ 결합을 취하면, 양성자는 약 10^-2초 만에 붕괴될 수 있으며, 최소 풍미 위반이 가정되면 양성자 수명은 1년까지 연장될 수 있다. 양성자 수명이 10³³에서 10³⁴년보다 크다는 관측 결과(정확한 붕괴 채널에 따라 다름)는 이 모델을 매우 불리하게 만든다. R-반전성은 모든 재규격화 가능한 중입자 수와 렙톤 수 위반 결합을 0으로 설정하며, 양성자는 재규격화 가능한 수준에서 안정적이고 양성자의 수명은 10³²년으로 증가하며, 현재의 관측 데이터와 거의 일치한다.

양성자 붕괴는 렙톤 수와 중입자 수를 동시에 위반하는 것을 포함하기 때문에, 단일 재규격화 가능한 R-반전성 위반 결합은 양성자 붕괴로 이어지지 않는다. 이는 때때로 단일 결합 지배 가설이라고 불리는 R-반전성 위반 연구를 촉진했는데, 여기서 R-반전성 위반 결합 중 단 하나의 집합만 0이 아니다.

5. R-반전성의 기원

R-반전성은 B-L (중입자 수 - 렙톤 수) 연속 게이지 대칭성이 자발적으로 깨지면서 유도될 수 있다. 연속적인 $U(1)\_\{B-L\}$은 B와 L을 위반하는 재규격화 가능한 항을 금지한다.^[3][4][5][6] 만약 $U(1)\_\{B-L\}$이 3(B − L)의 짝수 정수 값을 갖는 스칼라 진공 기대값 (또는 다른 순서 매개변수)에 의해서만 깨진다면, 원하는 속성을 가진 정확히 보존되는 이산 잔여 부분군이 존재한다.^{[7][8][9][10][11]} 중요한 문제는 R-반전성에 대해 홀수인 스뉴트리노(중성미자의 초대칭 짝)가 진공 기대값을 갖는지 여부를 결정하는 것이다. $U(1)\_\{B-L\}$이 전약력 규모보다 훨씬 큰 규모에서 깨지는 모든 이론에서 이것이 발생할 수 없다는 것을 현상학적 근거로 보여줄 수 있다. 이는 대규모 시소 메커니즘을 기반으로 하는 모든 이론에서 사실이다.^[12] 결과적으로, 이러한 이론에서 R-반전성은 모든 에너지에서 정확하게 유지된다.

이 현상은 SO(10) 대통일 이론에서 자동적인 대칭성으로 나타날 수 있다. R-반전성이 자연스럽게 발생하는 것은 SO(10)에서 표준 모형 페르미온이 16차원 스피너 표현에서 발생하고, 힉스가 10차원 벡터 표현에서 발생하기 때문이다. SO(10) 불변 결합을 만들기 위해서는 짝수 개의 스피너 필드가 있어야 한다 (즉, 스피너 패리티가 존재한다). GUT 대칭성이 깨진 후, GUT 대칭성을 깨는 데 스피너 필드를 사용하지 않는 한, 이 스피너 패리티는 R-반전성으로 내려온다. 이러한 SO(10) 이론의 명시적인 예가 구성되었다.^[13][14]

참조

_[1] 간행물 A Supersymmetry Primer 2011-09-06
_[2] 간행물 Supersymmetric dark matter 1996
_[3] 간행물 New contributions to neutrinoless double-beta decay in supersymmetric theories
_[4] 간행물 Does proton stability imply the existence of an extra Z⁰? https://cds.cern.ch/[...]
_[5] 간행물 Some simple criteria for gauged R parity
_[6] 간행물 Implications of supersymmetric models with natural R-parity conservation
_[7] 간행물 Supergauge invariant extension of the Higgs mechanism and a model for the electron and its neutrino
_[8] 간행물 Supersymmetry and fermion-number conservation
_[9] 간행물 Supersymmetry at ordinary energies. II. R invariance, Goldstone bosons, and gauge-fermion masses
_[10] 간행물 Spontaneously broken supersymmetric theories of weak, electromagnetic and strong interactions
_[11] 간행물 Phenomenology of the production, decay, and detection of new hadronic states associated with supersymmetry
_[12] 간행물 Supersymmetry and large scale left-right symmetry
_[13] 간행물 SO(10) theory of R-parity and neutrino mass
_[14] 간행물 The minimal supersymmetric grand unified theory