Published November 19, 2021 | Version v1
Publication Open

Leptogenesis, fermion masses and mixings in a SUSY SU(5) GUT with D4 flavor symmetry

  • 1. Mohammed V University

Description

We propose a model of fermion masses and mixings based on $SU(5)$ grand unified theory (GUT) and a $D_{4}$ flavor symmetry. This is a highly predictive 4D $SU(5)$ GUT with a flavor symmetry that does not contain a triplet irreducible representation. The Yukawa matrices of quarks and charged leptons are obtained after integrating out heavy messenger fields from renormalizable superpotentials while neutrino masses originate from the type I seesaw mechanism. The group theoretical factors from 24- and 45-dimensional Higgs fields lead to ratios between the Yukawa couplings in agreement with data, while the dangerous proton decay operators are highly suppressed. By performing a numerical fit, we find that the model captures accurately the mixing angles, the Yukawa couplings and the $CP$ phase of the quark sector at the GUT scale. The neutrino masses are generated at the renormalizable level with the prediction of trimaximal mixing while an additional effective operator is required to account for the baryon asymmetry of the universe (BAU). The model is remarkably predictive because only the normal neutrino mass ordering and the lower octant of the atmospheric angle are allowed while the $CP$ conserving values of the Dirac neutrino phase $\delta_{CP}$ are excluded. Moreover, the predicted values of the effective Majorana mass $m_{\beta \beta}$ can be tested at future neutrinoless double beta decay experiments. An analytical and a numerical study of the BAU via the leptogenesis mechanism is performed. We focused on the regions of parameter space where leptogenesis from the lightest right-handed neutrino is successfully realized. Strong correlations between the parameters of the neutrino sector and the observed BAU are obtained.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقترح نموذجًا لكتل الفرميون والخلطات استنادًا إلى $SU(5 )$ النظرية الموحدة الكبرى (GUT) وتماثل النكهة $D _{ 4 }$. هذه القناة الهضمية 4D $SU(5)$ تنبؤية للغاية مع تماثل النكهة التي لا تحتوي على تمثيل ثلاثي غير قابل للاختزال. يتم الحصول على مصفوفات يوكاوا للكواركات واللبتونات المشحونة بعد دمج حقول المراسلة الثقيلة من الإمكانات الفائقة القابلة لإعادة التطبيع بينما تنشأ كتل النيوترينو من آلية التأرجح من النوع الأول. تؤدي العوامل النظرية الجماعية من حقول هيغز ذات 24 و 45 بعدًا إلى نسب بين قارنات يوكاوا بالاتفاق مع البيانات، في حين يتم قمع عوامل اضمحلال البروتون الخطيرة بشكل كبير. من خلال إجراء الملاءمة العددية، نجد أن النموذج يلتقط بدقة زوايا الخلط، وصلات يوكاوا ومرحلة $CP$ لقطاع الكوارك على مقياس القناة الهضمية. يتم توليد كتل النيوترينو عند المستوى القابل لإعادة التطبيع مع التنبؤ بالخلط الثلاثي الأقصى بينما يلزم وجود عامل فعال إضافي لحساب عدم تناسق الباريون في الكون (BAU). هذا النموذج تنبؤي بشكل ملحوظ لأنه لا يُسمح إلا بترتيب كتلة النيوترينو الطبيعية والأوكتان السفلي لزاوية الغلاف الجوي بينما يتم استبعاد قيم حفظ $CP $ لمرحلة ديراك للنيوترينو $\delta _{ CP }$. علاوة على ذلك، يمكن اختبار القيم المتوقعة لكتلة ماجورانا الفعالة $m _{\beta \beta }$ في تجارب اضمحلال بيتا المزدوج بدون نيوترين في المستقبل. يتم إجراء دراسة تحليلية وعددية لـ BAU عبر آلية تكوين الببتيد. ركزنا على مناطق فضاء المعلمات حيث يتحقق تكوين النبتات من أخف نيوترينو باليد اليمنى بنجاح. يتم الحصول على ارتباطات قوية بين معلمات قطاع النيوترينو ووحدة العمل الاعتيادي المرصودة.

Translated Description (French)

Nous proposons un modèle de masses fermions et de mélanges basé sur $SU(5)$ grande théorie unifiée (GUT) et une symétrie de saveur $D_{4}$ . Il s'agit d'un TUBE DIGESTIF 4D $SU(5)$ hautement prédictif avec une symétrie de saveur qui ne contient pas de représentation irréductible triplet. Les matrices Yukawa de quarks et de leptons chargés sont obtenues après intégration de champs messagers lourds à partir de superpotentiels renormalisables tandis que les masses de neutrinos proviennent du mécanisme de bascule de type I. Les facteurs théoriques de groupe des champs de Higgs à 24 et 45 dimensions conduisent à des rapports entre les couplages de Yukawa en accord avec les données, tandis que les opérateurs dangereux de désintégration des protons sont fortement supprimés. En effectuant un ajustement numérique, nous constatons que le modèle capture avec précision les angles de mélange, les couplages Yukawa et la phase $CP$ du secteur des quarks à l'échelle INTESTINALE. Les masses de neutrinos sont générées au niveau renormalisable avec la prédiction du mélange trimaximal tandis qu'un opérateur efficace supplémentaire est nécessaire pour tenir compte de l'asymétrie baryonique de l'univers (BAU). Le modèle est remarquablement prédictif car seuls l'ordre de masse normal des neutrinos et l'octant inférieur de l'angle atmosphérique sont autorisés tandis que les valeurs conservatrices $CP$ de la phase neutrino de Dirac $ \delta_{CP}$ sont exclues. De plus, les valeurs prédites de la masse effective de Majorana $m_{\beta \beta}$ peuvent être testées lors de futures expériences de double désintégration bêta sans neutrinol. Une étude analytique et numérique du BAU via le mécanisme de leptogenèse est réalisée. Nous nous sommes concentrés sur les régions de l'espace paramétrique où la leptogenèse du neutrino droitier le plus léger est réalisée avec succès. De fortes corrélations entre les paramètres du secteur neutrino et le BAU observé sont obtenues.

Translated Description (Spanish)

Proponemos un modelo de masas y mezclas de fermiones basado en $SU(5)$ grand unified theory (GUT) y una simetría de sabor $D_{4}$. Este es un 4D $SU(5)$ GUT altamente predictivo con una simetría de sabor que no contiene una representación triple irreducible. Las matrices de Yukawa de quarks y leptones cargados se obtienen después de integrar campos mensajeros pesados de superpotenciales renormalizables, mientras que las masas de neutrinos se originan en el mecanismo de balancín de tipo I. Los factores teóricos de grupo de los campos de Higgs de 24 y 45 dimensiones conducen a relaciones entre los acoplamientos de Yukawa de acuerdo con los datos, mientras que los peligrosos operadores de desintegración de protones están altamente suprimidos. Al realizar un ajuste numérico, encontramos que el modelo captura con precisión los ángulos de mezcla, los acoplamientos de Yukawa y la fase $CP$ del sector de quarks a escala INTESTINAL. Las masas de neutrinos se generan a nivel renormalizable con la predicción de la mezcla trimaximal, mientras que se requiere un operador efectivo adicional para dar cuenta de la asimetría bariónica del universo (BAU). El modelo es notablemente predictivo porque solo se permite el ordenamiento normal de la masa de neutrinos y el octante inferior del ángulo atmosférico, mientras que se excluyen los valores de conservación $CP $ de la fase de neutrinos de Dirac $\delta_{CP}$. Además, los valores previstos de la masa efectiva de Majorana $m_{\beta \beta}$ se pueden probar en futuros experimentos de desintegración doble beta sin neutrinos. Se realiza un estudio analítico y numérico de la BAU a través del mecanismo de leptogénesis. Nos centramos en las regiones del espacio de parámetros donde la leptogénesis del neutrino diestro más ligero se realiza con éxito. Se obtienen fuertes correlaciones entre los parámetros del sector de neutrinos y el BAU observado.

Files

JHEP11(2021)147.pdf.pdf

Files (3.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c411b2160e47604bc730d6eb810b380a
3.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكوين الرخويات وكتل الفرميون والخلطات في أمعاء SUSY SU(5) مع تناظر نكهة D4
Translated title (French)
Leptogenèse, masses de fermions et mélanges dans un INTESTIN SUSY SU(5) avec symétrie de saveur D4
Translated title (Spanish)
Leptogénesis, masas de fermiones y mezclas en un INTESTINO SUSY SU(5) con simetría de sabor D4

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3215412041
DOI
10.1007/jhep11(2021)147

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1489445685
  • https://openalex.org/W1494300127
  • https://openalex.org/W1514114619
  • https://openalex.org/W1580492667
  • https://openalex.org/W1884120359
  • https://openalex.org/W1968122452
  • https://openalex.org/W1974983182
  • https://openalex.org/W1979104053
  • https://openalex.org/W1985874293
  • https://openalex.org/W1988820440
  • https://openalex.org/W1994189616
  • https://openalex.org/W1994413830
  • https://openalex.org/W1997985887
  • https://openalex.org/W1998042533
  • https://openalex.org/W1999757328
  • https://openalex.org/W2002954796
  • https://openalex.org/W2003477697
  • https://openalex.org/W2005245399
  • https://openalex.org/W2020753065
  • https://openalex.org/W2024011527
  • https://openalex.org/W2030519973
  • https://openalex.org/W2030749447
  • https://openalex.org/W2034703729
  • https://openalex.org/W2035710636
  • https://openalex.org/W2039718056
  • https://openalex.org/W2048393950
  • https://openalex.org/W2049957093
  • https://openalex.org/W2051795315
  • https://openalex.org/W2060369889
  • https://openalex.org/W2062014158
  • https://openalex.org/W2066750691
  • https://openalex.org/W2068877571
  • https://openalex.org/W2073763728
  • https://openalex.org/W2074696472
  • https://openalex.org/W2076975043
  • https://openalex.org/W2078021532
  • https://openalex.org/W2082071009
  • https://openalex.org/W2089723933
  • https://openalex.org/W2091093696
  • https://openalex.org/W2091872233
  • https://openalex.org/W2096742001
  • https://openalex.org/W2100873960
  • https://openalex.org/W2111242628
  • https://openalex.org/W2113317786
  • https://openalex.org/W2113439580
  • https://openalex.org/W2114958119
  • https://openalex.org/W2126542833
  • https://openalex.org/W2129188437
  • https://openalex.org/W2130052854
  • https://openalex.org/W2130277268
  • https://openalex.org/W2132620769
  • https://openalex.org/W2139830614
  • https://openalex.org/W2139844413
  • https://openalex.org/W2141177597
  • https://openalex.org/W2152143604
  • https://openalex.org/W2155853209
  • https://openalex.org/W2157333733
  • https://openalex.org/W2161355583
  • https://openalex.org/W2166252135
  • https://openalex.org/W2167848120
  • https://openalex.org/W2170857891
  • https://openalex.org/W2209005460
  • https://openalex.org/W2410461653
  • https://openalex.org/W2461267625
  • https://openalex.org/W2473012388
  • https://openalex.org/W2513100569
  • https://openalex.org/W2579415291
  • https://openalex.org/W2581954951
  • https://openalex.org/W2584032561
  • https://openalex.org/W2593878375
  • https://openalex.org/W2595025071
  • https://openalex.org/W2600986077
  • https://openalex.org/W2981313176
  • https://openalex.org/W3022958631
  • https://openalex.org/W3026918459
  • https://openalex.org/W3037000853
  • https://openalex.org/W3037380077
  • https://openalex.org/W3048107636
  • https://openalex.org/W3090269176
  • https://openalex.org/W3099336606
  • https://openalex.org/W3101465600
  • https://openalex.org/W3103191001
  • https://openalex.org/W3104314664
  • https://openalex.org/W3104324416
  • https://openalex.org/W3104436516
  • https://openalex.org/W3106242102
  • https://openalex.org/W3121955391
  • https://openalex.org/W3122512836
  • https://openalex.org/W3123806778
  • https://openalex.org/W3126887680
  • https://openalex.org/W3127691798
  • https://openalex.org/W3156500361
  • https://openalex.org/W4211185413
  • https://openalex.org/W4231275580
  • https://openalex.org/W4251397765