Published May 27, 2020 | Version v1
Publication Open

Chiral Abelian gauge theories with few fermions

  • 1. Universidade de São Paulo
  • 2. Fermi National Accelerator Laboratory

Description

We construct chiral theories with the smallest number ${n}_{\ensuremath{\chi}}$ of Weyl fermions that form an anomaly-free set under various Abelian gauge groups. For the $U(1)$ group, where ${n}_{\ensuremath{\chi}}=5$, we show that the general solution to the anomaly equations is a set of charges given by cubic polynomials in three integer parameters. For the $U(1)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}U(1)$ gauge group we find ${n}_{\ensuremath{\chi}}=6$, and derive the general solution to the anomaly equations, in terms of 6 parameters. For $U(1)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}U(1)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}U(1)$ we show that ${n}_{\ensuremath{\chi}}=8$, and present some families of solutions. These chiral gauge theories have potential applications to dark matter models, right-handed neutrino interactions, and other extensions of the Standard Model. As an example, we present a simple dark sector with a natural mass hierarchy between three dark matter components.

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

Translated Description (Arabic)

نحن نبني نظريات مراوان مع أصغر عدد ${n}_{\ ensuremath {\chi }}$ من فرميونات Weyl التي تشكل مجموعة خالية من الشذوذ تحت مجموعات قياس Abelian المختلفة. بالنسبة للمجموعة $U(1 )$، حيث ${n}_{\ ensuremath {\chi}}=5 $، نوضح أن الحل العام لمعادلات الشذوذ هو مجموعة من الرسوم المعطاة من قبل كثيرات الحدود المكعبة في ثلاثة معلمات صحيحة. بالنسبة لمجموعة قياس $U(1)\ ifmmode\ times\ else\ texttimes\fi{}U(1 )$، نجد ${n}_{\ensuremath {\chi}}=6 $، ونشتق الحل العام لمعادلات الشذوذ، من حيث 6 معلمات. بالنسبة إلى $U(1)\ifmmode\ times\ else\ texttimes\fi{}U(1)\ ifmmode\times\ else\ texttimes\fi{}U(1 )$، نعرض أن ${n}_{\ensuremath {\chi}}=8 $، ونقدم بعض عائلات الحلول. هذه النظريات المقياسية لها تطبيقات محتملة لنماذج المادة المظلمة، وتفاعلات النيوترينو اليمنى، وغيرها من الامتدادات للنموذج القياسي. على سبيل المثال، نقدم قطاعًا مظلمًا بسيطًا مع تسلسل هرمي كتلي طبيعي بين ثلاثة مكونات للمادة المظلمة.

Translated Description (French)

Nous construisons des théories chirales avec le plus petit nombre ${n}_{\ensuremath{\chi}}$ de fermions de Weyl qui forment un ensemble sans anomalie sous divers groupes de jauges abéliennes. Pour le groupe $U(1)$ , où ${n}_{\ensuremath{\chi}}=5 $ , nous montrons que la solution générale aux équations d'anomalie est un ensemble de charges données par des polynômes cubiques dans trois paramètres entiers. Pour le groupe $U(1)\ ifmmode\times\else\ texttimes\fi{}U(1)$ gauge, nous trouvons ${n}_{\ensuremath{\chi}}=6 $ , et dérivons la solution générale aux équations d'anomalie, en termes de 6 paramètres. Pour $U(1)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}U(1)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}U(1)$ nous montrons que ${n}_{\ensuremath{\chi}}=8 $ , et présentons quelques familles de solutions. Ces théories de jauge chirale ont des applications potentielles aux modèles de matière noire, aux interactions de neutrinos droitiers et à d'autres extensions du modèle standard. À titre d'exemple, nous présentons un simple secteur sombre avec une hiérarchie de masse naturelle entre trois composants de la matière noire.

Translated Description (Spanish)

Construimos teorías quirales con el número más pequeño ${n}_{\ ensuremath{\chi}}$ de fermiones de Weyl que forman un conjunto sin anomalías bajo varios grupos de calibre abeliano. Para el grupo $U(1)$, donde ${n}_{\ensuremath{\chi}}=5 $, mostramos que la solución general a las ecuaciones de anomalía es un conjunto de cargas dadas por polinomios cúbicos en tres parámetros enteros. Para el grupo $U(1)\ ifmmode\times\else\ texttimes\fi{}U(1)$ gauge encontramos ${n}_{\ ensuremath {\chi}}=6 $, y derivamos la solución general a las ecuaciones de anomalía, en términos de 6 parámetros. Para $U(1)\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}U(1)\ifmmode\times\else\ texttimes\fi{}U(1)$ mostramos que ${n}_{\ensuremath{\chi}}=8 $, y presentamos algunas familias de soluciones. Estas teorías de gauge quiral tienen aplicaciones potenciales en modelos de materia oscura, interacciones de neutrinos diestros y otras extensiones del Modelo Estándar. A modo de ejemplo, presentamos un sector oscuro simple con una jerarquía de masa natural entre tres componentes de materia oscura.

Files

PhysRevD.101.095032.pdf

Files (355.5 kB)

⚠️ 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:fbb049139ffa8c3033f5e1e456d09445
355.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نظريات مقياس Chiral Abelian مع عدد قليل من الفرميونات
Translated title (French)
Théories de jauge chirale abélienne avec peu de fermions
Translated title (Spanish)
Teorías gauge abelianas quirales con pocos fermiones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3003693741
DOI
10.1103/physrevd.101.095032

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W176816358
  • https://openalex.org/W1863437298
  • https://openalex.org/W2018992262
  • https://openalex.org/W2021613497
  • https://openalex.org/W2023980565
  • https://openalex.org/W2052562814
  • https://openalex.org/W2053170335
  • https://openalex.org/W2058899457
  • https://openalex.org/W2082352396
  • https://openalex.org/W2090946050
  • https://openalex.org/W2095435995
  • https://openalex.org/W2097806584
  • https://openalex.org/W2098411918
  • https://openalex.org/W2114322717
  • https://openalex.org/W2119159310
  • https://openalex.org/W2119951960
  • https://openalex.org/W2126839516
  • https://openalex.org/W2128200938
  • https://openalex.org/W2137621522
  • https://openalex.org/W2163038783
  • https://openalex.org/W2223420584
  • https://openalex.org/W2353290275
  • https://openalex.org/W2503416105
  • https://openalex.org/W2519329474
  • https://openalex.org/W2624462195
  • https://openalex.org/W2770636976
  • https://openalex.org/W2905164948
  • https://openalex.org/W2917041870
  • https://openalex.org/W2947162622
  • https://openalex.org/W2977219345
  • https://openalex.org/W2988047785
  • https://openalex.org/W2996928788
  • https://openalex.org/W3004448073
  • https://openalex.org/W3100095934
  • https://openalex.org/W3103441522
  • https://openalex.org/W3104876718
  • https://openalex.org/W4230886462
  • https://openalex.org/W4233607861
  • https://openalex.org/W4388288416