超对称 SU(5) 与翻转 SU(5) 大统一模型中的新暴涨

我们研究了 Senoguz 与 Shafi 在 [1] 中引入的超对称新暴涨模型在 SU(5) 与翻转 SU(5) 大统一理论（GUTs）模型中的实现可行性。该实现需要额外的 $U(1)_R \times Z_{n}$ 对称性才能成功实施。$24_H$ 与 $10_H$ GUT 希格斯超场的标模型（SM）规范单态标量分量分别被用于实现 SU(5) 与翻转 SU(5) 模型中的成功暴涨。各类暴涨可观测量的预言处于近期 Planck 对标量谱指数 $n_s$ 的限制范围内：SU(5) 模型中 $n \geq 5$，翻转 SU(5) 模型中 $n \geq 6$。特别地，张量与标量之比 $r$ 与谱指数跑动 $d n_s/ d\ln k$ 可忽略地小，且在现实 $n$ 值下处于 $10^{-12} \lesssim r \lesssim 10^{-8}$ 与 $10^{-9} \lesssim dn_s/d\ln k \lesssim 10^{-3}$ 范围。在各种预言的数值估计中，我们取规范对称破缺尺度 $M$ 约为 $2 \times 10^{16}$ GeV。R-对称 SU(5) 中的规范耦合统一问题通过添加其多重态内具有质量分裂的矢量状族得以规避。在暴涨期间的 SU(5) 规范对称破缺中，磁单极子的稀释超出可观测极限是自然实现的。两种模型均采用带有非热轻子生成的可观再加热场景。在 Planck 限制内的再加热温度预言范围 $3 \times 10^{7}\text{ GeV }\lesssim T_r \lesssim 2 \times 10^{9}$ GeV，对于引力微子质量 $m_{3/2} \gtrsim 10$ TeV 是安全的，可避开引力微子问题。最后，观察到 $U(1)_R \times Z_{n}$ 对称性在抑制各种快速质子衰变算符中也起关键作用。