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Vita-media del protone e SU(5) GUT in 5 dimensioni hep-ph 0501086 Y.L.,L.Alciati, F.Feruglio, A.Varagnolo.

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Presentazione sul tema: "Vita-media del protone e SU(5) GUT in 5 dimensioni hep-ph 0501086 Y.L.,L.Alciati, F.Feruglio, A.Varagnolo."— Transcript della presentazione:

1 Vita-media del protone e SU(5) GUT in 5 dimensioni hep-ph Y.L.,L.Alciati, F.Feruglio, A.Varagnolo

2 SUSY GUT basate su SU(5) Pro: Contro: Unificazione delle costanti di gauge alla scala 2x10 16 GeV Decadimento del protone troppo veloce (SU(5) SUSY GUT minimale già largamente esclusa) Unificazione dei quark e leptoni nei multipletti completi di SU(5) Quantizzazione della carica elettrica, cancellazione di anomalie... Settore di Higgs complicato Problema di Doublet-Triplet splitting dim=5 mediante Higgsino colorato

3 Perche extra-dimensioni? Vantaggio : D-T splitting automatico e senza fine-tuning Simmetria U(1) R dim=5 proibiti! y=0 y= R/2 SU(5) brane N=1 SM brane N=1 Bulk SU(5) N=2 SU(5) SU(3)xSU(2)xU(1 ) mediante ORBIFOLD Nessun potenziale di Higgs nel bulk:

4 masse 0 2/R 4/R 1/R 3/R masse 0 2/R 4/R 1/R 3/R ORBIFOLD: S 1 /(Z 2 xZ 2 ) (Bulk con condizioni al contorno) Torre di KK (Spettro di massa delle particelle dal punto di vista 4D) (+,+), (-,-) (+,-), (-,+) Z 2 : N=2 N=1 Z 2: SU(5) SM N=1: (+,+)(+,-)

5 Ingredienti per la stima dettagliata della vita-media del protone 1) Unificazione delle costanti di gauge con lanalisi oltre il leading order Interazione di gauge che viola B avviene solamente sulla brana SU(5) Soppressione dovuta ai piccoli angoli di mixing nel settore dei quark Operatori di Dim 5 per p-decayOperatori di Dim 6 per p-decay ( X : extra-bosoni di gauge) 2) Localizzazione dei campi di materia

6 Unificazione delle constanti di gauge Contributi Next to leading order (h): Soglie pesanti (2): 2-loop (l): Soglie leggere ( b): Effetti di brane che rompono SU(5)

7 Campi di materia e loro localizzazione Opzione 0 Opzione I SU(5) brane N=1 SM brane N=1 SU(5) N=2 Opzione II Ti,Fi T 3, F 3 F 2 T 1,T 2 F 1 T 3 F 3 F 1,F 2 T 1,T 2 - I campi del bulk ricevono una soppressione - Un termine di massa per T 1

8 Massa dei fermioni e mixing OPZIONE I OPZIONE II Opzione I Opzione II Relazioni fenomenologici: Buon accordo con i dati sperimentali ( : Angolo di Cabibbo)

9 Vita-media del protone

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11 Conclusioni Decadimento del protone : test determinante per GUT Necessita di una stima dettagliata per M c Analisi next-to-leading order per il calcolo di M c includendo incertezze teoriche e sperimentali: Opzione 0 (quasi completam. esclusa) Decadim. del protone Opzione I (oltre alla portata sper.) Opzione II (interessante per la prossima gen. di esp. su p-decay) Legame con la fisica dei neutrini: Opzione II Neutrini anarchici Canale dominante per il decadimento del protone:

12 Content Matter Localization and Textures for fermion masses Interaction basis Mass Eigenstate basis Gauge Coupling Unification in a next-to-leading order analysis Estimate of Mc with errors bars Chiral Lagrangian tecniche from quark level to hadron level Estimate of Proton Lifetime with error bars

13 SET UP: SU(5) GUT in 5d on Orbifold N=1 Susy| D=5 N=1 Susy| D=4 Gauge and Higgs sector (P,P) 4D N=1 superfield mass (+, +) (+, -) (-, +) (-, -) 2n/R (2n+1)/R (2n+2)/R Matter Field N=2 bulk hypermultiplet N=1 chiral multiplets on the brane d=5 operators p-decay FORBIDDEN d=3,4 operators p-decay FORBIDDEN SU(5)SM

14 D=6 operator for proton decay - gauge bosons and matter on y=0 with - Interaction basis mass eigenstate basis Option I Option II Dominant operator: a : matter brane,

15 Two-loop (Correction from gauge sector) Light thresholds j runs over Susy particles of masses mj Brane kinetic terms Theory strongly coupled at Predictibility for gauge coupling unification Heavy thresholds HN: leading logaritmic approximation CPRT: effective lagrangian approach

16 Heavy thresholds Hall-Nomura : All effects from the SHIFT between even and odd KK modes CPRT: Contino,Pilo Rattazzi,Trincherini Conversion factors from DR to MS scheme Difference between HN and CPRT part of the theoretical error

17 Estimate of M c Experimental input: Susy Spectra : SnowMass Points and Slopes (SPS) : random numbers ERRORS Heavy thresholld : CPRT 2 HL Exp.(gaussian) dominated by 3 Unknown (non gaussian) Susy Spectra MAX 4 BIG THERETICAL UNCERTAINTY ( enhance for proton decay)

18 Gauge Coupling at Mc and Ratio /Mc

19 Proton Lifetime Chiral Lagrangian techinique : quark level hadron level Huge theoretical uncertainty

20 Branching Ratios


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