A supersymmetric, E8 inspired, unification model

Abstract

The thesis treats the construction of a supersymmetric model, inspired by an E8 unfication scenario. Via the introduction of adjoint representation chiral superfields, in combination with the inclusion of a global generation symmetry, the Standard Model fermion candidates are protected from gaining any mass until electroweak symmetry breaking. In addition, an accidental global baryon symmetry prohibits proton decay in the model.

After considering various symmetry breaking schemes, two choices were found where the initial symmetry broke down to the gauged symmetries of the Standard Model. The first symmetry breaking step was carried out by explicitly giving a Vacuum Expectation Value to one of the scalar fields, after which a low energy effective theory was constructed, based on the remaining symmetries. The model was then prepared for Renormalization Group Equation running (where hopefully the remaining Vacuum Expectation Values would be generated dynamically), by determining matching conditions.

Popular Abstract (Swedish)

Tanken att beskriva världen utifrån dess minsta beståndsdelar har levt ibland oss ända sedan Demokritos leverne. Det dröjde dock drygt 2300 år innan mänskligheten nådde en någorlunda tillfredställande teori för att förklara elementarpartiklarnas egenskaper och interaktioner, den så kallade Standardmodellen. Sedan dess har jakten efter en mer allmängiltig teori pågått.

Denna uppsats behandlar en supersymmetrisk modell, som är en av många möjliga kompletteringar till Standardmodellen. Konceptet supersymmetri myntades under 60- och 70 talet, och innebär att man ger en partner till varje partikel. Partikeln och dess partner är identiska i nästan alla aspekter — de har samma massa, samma laddning — men deras spin skiljer sig. Den ena är en fermion, så som elektronen, vars flöde ger upphov till elektricitet, medan den andra är en boson, så som fotonerna som strömmar ut när en lampa sätts på. Tanken med att ha lika många fermioner som bosoner uppkom för att f ̈orklara Higgspartikelns oväntade lilla massa. Higgspartikeln massa ges av en summa, där fermioner bidrar med negativa tal, medan bosoner bidrar med positiva tal. I Standardmodellen dominerar fermionernas bidrag, och talet blir större än det borde vara. I en supersymmetrisk teori, å andra sidan, finns det lika många fermioner som bosoner, och talet blir nästan noll, precis som önskat!

Så, finns supersymmetri? Tanken är att supersymmetri bara är en exakt symmetri vid väldigt höga energier, högre än vad som har kunnat nås i någon existerande partikelaccelerator. Om supersymmetri varit en exakt symmetri vid låga energier, hade elektronerna kring alla atomer transformerat sig till sina bosoniska superpartners och kollapsat till den lägsta energinivån. I en sådan värld hade vi inte existerat.

Vår påhittade model är tänkt att gälla vid en hög energinivå. N ̈ar temperaturen sedan sänks, så bryts symmetrin, likt vatten som fryser och tappar i rörlighet. I slutet av denna nerkylningsprocess, är förhoppningen att vår påhittade modell ska sammanfalla med Standardmodellen, vilken väl överensstämmer med omvärlden i den låga delen av energispektrat.

• author: Ordell, Astrid
• supervisor: Roman Pasechnik
• organization: Theoretical Particle Physics - Undergoing reorganization; Department of Astronomy and Theoretical Physics - Undergoing reorganization
• course: FYTM01 20161
• year: 2016
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Physics and Astronomy
• report number: LU TP 16-21
• language: English
• id: 8889346
• date added to LUP: 2016-08-25 13:48:49
• date last changed: 2016-08-25 13:48:49