F理论构建的手性MSSM与Z2奇偶性

"ℤ2-奇偶性手性MSSM的F理论实现" 这篇学术文章探讨了利用F理论构建一个包含手性超对称标准模型（MSSM）并带有ℤ2奇偶性的四维N=1超引力（SUGRA）理论的方法。在标准模型中，MSSM是一种扩展模型，它引入了超对称性以解决标准模型的一些问题，如希格斯质量的自然性问题。而奇偶性（matter parity）则是一种对称性，它可以禁止维数为四的重子和轻子数违反操作，从而防止快速的宇宙学衰变过程，如质子衰变。 F理论是一种高维的超弦理论形式，它在10维时空中定义，但通过在特定几何结构上局部化，可以用来构建四维物理理论。在本研究中，作者使用了一种特殊的复曲面——具有雅可比化纤度的复曲面顶部，来构建一个光滑的属一纤维加拉比-丘（Calabi-Yau）四倍体。这种几何结构具有一阶Mordell-Weil群，即其纤维具有非平凡的第一同调群，以及SU(3)×SU(2)奇异点，这些特性对于构建标准模型量规群和三代手征粒子至关重要。 通过这种方式，作者首次在F理论中实现了一个具有物质奇偶性的MSSM的紫外完备（UV completion）模型。这意味着模型在高能量尺度下是自洽的，并且避免了未被观测到的维数四的重子和轻子数违反效应。此外，该模型还允许MSSM的其他相关电荷扩展，如轻子和重子平价。 然而，研究中指出，非整数的通量虽然对于产生MSSM的手性谱是必要的，但却会导致模型的不一致性。这些不一致性与将考虑2嵌入U(1)场论中的紫外行为以及由此产生的离散异常紧密相关。这表明，尽管F理论提供了一种强大的工具来构建超对称模型，但在处理非整数通量和离散对称性方面仍存在挑战。 文章发表于JHEP（Journal of High Energy Physics）2018年9月刊，由Springer出版，并在7月20日提交，9月2日接受，9月17日发布。作者团队来自美国宾夕法尼亚大学、斯洛文尼亚马里博尔大学应用数学和理论物理中心以及美国弗吉尼亚理工学院。 这项工作不仅深化了我们对F理论如何构建具有特定对称性和粒子内容的物理模型的理解，还揭示了理论物理学中尚未解决的问题，特别是如何在保持理论一致性的同时处理非整数通量。这对于未来探索超弦理论和超对称标准模型的统一以及理解宇宙的基本规则具有重要意义。