Vita-media del protone e SU(5) GUT in 5 dimensioni

Presentazione sul tema: "Vita-media del protone e SU(5) GUT in 5 dimensioni"— 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 Pro: Contro: SUSY GUT basate su SU(5)
Unificazione delle costanti di gauge alla scala x1016 GeV Pro: 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 Contro: dim=5 mediante Higgsino colorato Decadimento del protone troppo veloce (SU(5) SUSY GUT minimale già largamente esclusa)

3 Perche’ extra-dimensioni?
Bulk SU(5) N=2 SU(5) brane N=1 SM brane N=1 y=0 y=pR/2 SU(5) SU(3)xSU(2)xU(1) mediante ORBIFOLD Nessun potenziale di Higgs nel bulk: Simmetria U(1)R dim=5 proibiti! Vantaggio: D-T splitting automatico e senza fine-tuning

4 (Spettro di massa delle particelle dal punto di vista 4D)
Torre di KK (Spettro di massa delle particelle dal punto di vista 4D) . masse 2/R 4/R masse ORBIFOLD: S1/(Z2xZ2’) (Bulk con condizioni al contorno) . 4/R 3/R 3/R (+,+), (-,-) 2/R (+,-), (-,+) 1/R 1/R Z2 : N= N=1 Z2’: SU(5) SM N=1: (+,+) (+,-)

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

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
- I campi del bulk ricevono una soppressione - Un termine di massa per T1 SU(5) brane N=1 SM brane SU(5) N=2 Opzione 0 Ti,Fi Opzione I T3,F3 F2 T1,T2 F1 Opzione II T3 F3 F1,F2 T1,T2

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

9 Vita-media del protone

10 Vita-media del protone

11 Conclusioni Canale dominante per il decadimento del protone:
Decadimento del protone : test determinante per GUT Necessita’ di una stima dettagliata per Mc Analisi “next-to-leading order” per il calcolo di Mc 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 SU(5) SM Gauge and Higgs sector (P,P’) 4D N=1 superfield mass (+ , +) (+ , -) (- , +) (- , -) 2n/R (2n+1)/R (2n+2)/R N=2 bulk hypermultiplet Matter Field N=1 chiral multiplets on the brane d=5 operators p-decay FORBIDDEN d=3,4 operators p-decay FORBIDDEN

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

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

16 Heavy thresholds Hall-Nomura: CPRT:
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 Mc ERRORS Experimental input:
Susy Spectra : SnowMass Points and Slopes (SPS) : random numbers Heavy thresholld : DCPRT DHL Exp.(gaussian) dominated by a3 Unknown (non gaussian) Susy Spectra DMAX ERRORS BIG THERETICAL UNCERTAINTY (enhance for proton decay)

18 Gauge Coupling at Mc and Ratio L/Mc

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

20 Branching Ratios