F-Theory, GUTs and Chiral Matter
Martijn Wijnholt
这是一个写了两个小时的谈话在西蒙斯研讨会。它包含了对F-理论的基本介绍，可能对新接触这门学科的人有用。
This is a write-up of a two hour talk at the Simons workshop. It contains an elementary introduction to F-theory and may be useful for people new to the subject.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Chiral fermions, Gravity and GUTs
我们讨论了与手征外尔费米子耦合到引力的全球异常。基于$SU(3){\times}SU(2){\times}{U(1)}$的标准模型每代有15个费米子，如果所有的背景自旋流形签名不变$τ=8k$是允许的，是不一致的。同样，基于奇数个外尔费米子的大统一理论也是不一致的。一致性可以通过增加一个额外的外尔费米子来实现，它只需要与引力耦合。对于任意的$τ$，需要广义的自旋结构，并且整体反常抵消要求具有自旋和内部规范连接的总Dirac算符的净指数是偶数。因此，选择了具有基本多重峰的大统一结构，其包含每代16个Weyls的倍数。最简单的相容大统一理论是SO（10）模型，每代有16个Weyls多重态。引力和内对称规范群的组合就是$[Spin(3,1){\times}Spin(10)]/Z_2$。这些结果的物理影响进行了评论。
On Global Flipped SU(5) GUTs in F-theory
本文在文献[1]的基础上构造了一个SU（4）谱因子及其（3，1）和（2，2）型分解.利用谱因子构造方法计算了翻转SU（5）大统一理论的手征谱。结果与半局域谱覆盖分析的结果一致。我们的计算提供了一个例子的有效性的谱因子的建设，并建议标准的杂种优势公式是适用于F-理论的情况下，椭圆纤维的Calabi-Yau四倍没有杂种优势的对偶。
F-theory inspired GUTs with extra charged matter
我们认为大统一组织模型的灵感来自最近的本地F-理论建设。我们表明，在切换vevs标量的额外的物质成为信使。我们讨论这些vevs的条件下，模型不会导致不可接受的重子/轻子数违反过程。
New Global F-theory GUTs with U(1) symmetries
我们构造了具有SU（5）× U（1）规范群的整体F-理论大统一理论，该规范群通过指定一个完全解析的四重和相容的四形式G-通量来定义.其特定的U（1）带电物质谱允许所需的汤川耦合，但禁止危险的质子衰变算子。我们发现的模型：（1）不从底层的Higgsed E8规范群（2）得出，留下了可以用当前的分裂谱覆盖技术分析的理论类别。这避免了最近提出的不去定理模型与超荷通量，需要打破大统一群。附加场的出现在几何上与考虑更一般的截面和4-1分裂有关。我们明确地表明，四维手征物质指数仍然可以使用三维单圈陈-西蒙斯项计算。
Gauge symmetry breaking with fluxes and natural Standard Model structure from exceptional GUTs in F-theory
我们给出了一个一般的描述规范对称性破缺的垂直和剩余通量的四维F理论模型。通量可以将几何规范群分解为更小的群，并诱导手征物质，即使更大的群不允许手征物质表示。我们专注于具体的应用程序实现的标准模型规范组和手性物质的频谱，通过打破刚性例外规范组$E_7, E_6$，这是无处不在的4D F-理论景观。在中间的$\mathrm{SU}(5)$群的补充下，这些大类模型给出了类似标准模型的理论的自然结构，在F理论中有少量的物质代。
Tate's Algorithm for F-theory GUTs with two U(1)s
本文系统地研究了具有两个U（1）因子的规范理论的F-理论实现的椭圆纤维化。特别是，我们确定了一类新的SU（5）x U（1）^2纤维化，它可以用来设计具有多个不同电荷的10物质表象的大统一理论。为了确定这些模型，我们将泰特算法应用于具有两个U（1）对称性的椭圆纤维化，这两个对称性是用P^2中的一个立方来实现的。在这个过程中，我们发现纤维的特征不仅在于消失的订单，但有一些额外的专业化，这在构建这些新的SU（5）模型与多个10物质中发挥了关键作用。我们还确定了具有两个U（1）的Kodaira纤维的Tate样形式表。
Gauge Coupling Unification in E6 F-Theory GUTs with Matter and Bulk Exotics from Flux Breaking
我们考虑E6 F理论大统一理论（GUTs）中的规范耦合统一，其中E6被打破的标准模型（SM）规范群使用通量。在这样的模型中，有两种类型的外来物可以影响规范耦合统一，即来自E6的27维表示中的物质曲线的物质外来物和来自E6的伴随78维表示的体外来物。我们探讨了从低能谱中完全或部分去除大块外来物质所需的条件。在后一种情况下，我们将表明，（奇迹般地）规范耦合统一可能是可能的，即使有大量的异国情调在TeV规模。事实上，在某些情况下，为了消除来自其他TeV尺度物质的影响，大量的外来物质有必要存活到TeV尺度，这些外来物质本身会破坏规范耦合统一。在这些情况下，物质和大体积外来物质的结合可以导致精确的规范耦合统一，这对于任何一种外来物质本身都是不可能的。物质和大量外来物质在TeV尺度上的组合代表了E6 F理论GUT的独特而引人注目的特征，可以在LHC上进行测试。
Higgs--Matter splitting in quasi-realistic orbifold string GUTs
E6大统一将标准模型物质和希格斯态结合在单一的27表示中。我讨论如何E6结构的准现实的自由费米子杂弦模型的基础。E6 -> SO（10）× U（1）破缺由N=1配分函数中的GSO相得到。在几种情况下，证明了这种对称性破缺阶段与特定选择的边界条件基向量，这是在准现实模型中使用的等效。因此，SO（10）的旋量16表示中的物质态产生于扭曲的扇区，而希格斯态产生于非扭曲的扇区。E6对称性破缺模式可能的额外的唯象影响进行了讨论。
Supersymmetric Structure of Spacetime and Matter -Superon Quintet Hypothesis-
利用N=10扩展的Super-Poincaré代数的不可约表示，提出了Planck尺度下时空和物质的统一描述，其中除引力子外，所有物质和力都是由自旋为1/2的基本物体组成的超对称复合体，即超子五重态.利用超子图系统地研究了大统一理论中的所有定域规范相互作用。在GUTs的超子图像中，质子是稳定的，并且味道改变的中性流过程被抑制。提出了超子模型的基本作用量。简要讨论了可以在（即将到来的）高能实验中检验的特征预测。
Interactions of exotic neutralino dark matter with nucleons in $U(1)$ extensions of the MSSM originating from $E_6$ GUTs
研究基于E6统一理论的MSSM扩展中中性粒子与核子的相互作用，探讨其作为冷暗物质候选者的可行性及实验约束。
On $E_8$ and F-Theory GUTs
我们研究了无质量场谱的F-理论纤维化支持$SU(5)$规范对称性扩展阿贝尔对称性和光谱，从组$E_8$产生的相关性。$E_8$的伴随表示导致六种不同的物质谱在Higgsing $E_8$到$SU(5)\times U(1)^n$上。在文献中构建的27种不同的光滑F理论椭圆纤维化中，满足一定的普适性和平坦性标准，只有一个的物质谱可以嵌入这六个理论中，从而显然排除了任何联系。通过引入新的$SU(5)$ -单重态场的阿贝尔电荷，使得任意三个表象之间存在立方规范不变耦合，我们定义了$E_8$的伴随所产生的谱的扩展。希格斯由这些新的单态导致进一步的20类光谱，我们发现，所有的F-理论纤维化，然后可以嵌入在这个扩展集。这些结果表明，$E_8$，当以这种特定的方式扩展时，可能仍然在控制F理论中可能的物质光谱方面发挥作用。我们给出了一个明确的几何例子的存在下，扩展单和他们的希格斯。我们讨论了一些唯象应用的新的一套理论，特别是由于存在一个${\mathbb Z}_2$物质宇称。最后，我们对以这种方式扩展$E_8$的F-理论纤维化的杂种优势作了一些评论。
Rational F-Theory GUTs without exotics
我们构建F-理论大统一模型没有外来物质，导致MSSM物质谱与潜在的单重扩展。工程明确的几何设置，四维异常的情况下，和现实的现象学的耦合的相互作用的地方，在一个给定的几何形状允许的局部模型的严格限制。在基于谱覆盖的构造中，我们发现没有模型能满足所有这些要求。然后，我们提供了一个调查的模型与额外的U（1）对称性所产生的合理部分的椭圆纤维复曲面结构，并获得唯象吸引力的模型的基础上SU（5）的顶部。此外，我们进行了自下而上的探索，超越了文献中讨论的复曲面部分的建设，到目前为止，并确定基准模型通过我们所有的标准，这可以作为未来的几何工程的指导方针。
The Point of E_8 in F-theory GUTs
我们表明，在F理论大统一理论中，对夸克和轻子部分的味层次的自然解释需要内部几何中的E_8增强的一个点，所有汤川耦合都起源于此。作用于七膜构型的单值群在这个分析中起着关键作用。此外，E_8结构自动导致最小规范介导的超对称破缺所需的额外场和相互作用的存在，而几乎没有别的。令人惊讶的是，我们发现，在所有的狄拉克中微子的情况下，除了一个规范介导的超对称性破缺扇区的信使场转换为矢量类对在SU（5）的10 + 10*。我们还分类暗物质候选人可从这个增强点，并排除了湮灭和衰变的暗物质的情况下，解释最近的实验PAMELA，ATIC和费米。在F-theory GUT模型中，10-100 MeV质量的引力子仍然是暗物质的主要候选者，因此暗示了最近实验信号的天体物理起源。
GUTs and Exceptional Branes in F-theory - I
潜在的现象学应用的动机，我们开发了必要的工具，在F理论中建立大统一体模型。这种方法非常灵活，因为F-理论紧化中奇点的局部几何性质编码了理论的物理内容。特别是，我们展示了几何形状如何确定一个给定的模型的规范群，物质含量和汤川耦合。事实证明，这些特征被四维拓扑扭曲N=4理论完美地捕捉到了，该理论与手性物质可以传播的表面缺陷理论相结合。从四维拓扑理论的观点来看，这些缺陷是曲面算子。这些缺陷的特定交点导致汤川耦合。我们还发现，F-理论几何中的奇异性的展开精确地匹配于具有缺陷的拓扑理论的性质。
A Note on Hypercharge Flux, Anomalies, and U(1)s in F-theory GUTs
我们研究了在额外的U（1）对称性的存在下，利用超荷通量的F-理论GUT模型中立方阿贝尔异常的消除的后果。我们发现超荷和两个U（1）规范场之间的混合异常在基于谱覆盖的局部模型中不会自动消除，因此在F理论中对局部模型施加了迄今为止尚未考虑的额外约束。这些限制意味着在F理论的大统一理论中，只有两类可能的模型在所有U（1）s下都不是矢量的非完全大统一理论表示的物质曲线上具有场：基于3+2和2+2+1分裂的模型。我们评论的一些现象学的影响，这些结果实现NMSSM样模型从F-理论大统一理论。
Geometrically Engineerable Chiral Matter in M-Theory
我们提出了一个分类的无质量手征物质表示，可以出现在本地的M-理论G（2）通过几何工程奇点。我们会发现，几个更特殊的奇点可以应用于模型的建立。
"Chiral'' and "Non-chiral'' 3d Seiberg duality
本文提出了一个含$F$旋量物质的三维$\mathcal{N}=2$ $Spin(7)$规范理论的Seiberg对偶。对于$F \ge 6$，理论允许用$SU(F-4)$规范群进行磁对偶描述。磁侧的物质含量是“手征的”，对偶性连接了“手征的”和“非手征的”3d规范理论。作为推论，我们可以构造一个具有基本物质的三维$\mathcal{N}=2$ $G_2$规范理论的Seiberg对偶.
On the GUT scale of F-Theory SU(5)
在F理论大统一理论中，由规范多重态和物质多重态产生的Kaluza-Klein质量模的阈值修正在确定有效低能模型的弱混合角和强规范耦合中起着重要的作用。在这封信中，我们进一步探讨了应变计联轴器运行和GUT规模的诱导修改。特别是，我们专注于从物质曲线的KK-贡献，并分析手性和希格斯物质谱的条件，这意味着一个大统一的规模符合最小统一的情况。作为一个应用程序，我们提出了一个明确的计算这些阈值的物质领域居住在特定的非平凡黎曼曲面。
Chiral QED out of matter
在以前的论文中，我们已经展示了威尔逊重整化群如何自然地导致标准QED与纯物质理论的等价性。在本文中，我们给出了一个改进的解释的等价性，并讨论，作为一个例子，在希格斯相的手征QED与纯物质理论的等价性。忽略紫外截止的负幂所抑制的贡献，纯物质理论等价于具有两个复Higgs场的微扰可重整化手征QED。在唯物质理论中，手征反常在没有基本规范场的情况下出现。
Chiral Symmetry in Dirac Equation and its Effects on Neutrino Masses and Dark Matter
使用庞加莱群的不可约表示将手征对称性包含在狄拉克方程中。对称性引入了指定手征基的手征角。结果表明，这些基础的正确识别，可以解释小质量的中微子和预测一个新的候选人的暗物质大质量粒子。
On chiral vortical effect in accelerated matter
我们重新评估的手征涡效应在加速的物质。对于加速度中的一阶，轴向电流的相应矩阵元素可以从平坦空间极限重构。一个关键点是在这种情况下存在一个额外的流体螺旋度守恒定律。因此，微观自由度的手征性和宏观运动的螺旋性分别守恒。这种分离在重力存在的情况下也持续存在。的热手征涡效应的影响进行了讨论。
Dense baryon matter with isospin and chiral imbalance in the framework of NJL$_4$ model at large $N_c$: duality between chiral symmetry breaking and charged pion condensation
本文在（3+1）维双味Nambu-Jona-Lasinio模型框架下，研究了重子、同位旋和手征同位旋化学势存在时稠密夸克物质的相结构.结果表明，在大$N_{c}$极限（$N_{c}$是夸克的色数）下，手征对称性破缺相与带电π凝聚相之间存在对偶对应。我们的主要结论是手征同位旋化学势在具有同位素不对称性的稠密夸克物质中产生带电π介子凝聚。
Chiral transition in dense, magnetized matter
在化学势存在的情况下，磁场对手征对称性破缺的影响超出了众所周知的磁催化作用。由于与化学势的微妙相互作用，磁场可能不仅有利于而且不利于手性断裂相。在足够大的耦合，磁场有利于破碎的阶段，只有在磁场强度超过任何可能的值在性质上。因此，在磁星的内部，从手征破缺的强子物质到手征对称的夸克物质的可能转变可能发生在比以前认为的更小的密度。
Chiral symmetry restoration in excited hadrons and dense matter
我们综述了两个相互关联的主题：可能有效地恢复手征对称性在高激发强子和可能存在的限制，但手征对称的物质在低温和高密度。
Phase diagram of chirally imbalanced QCD matter
我们用耦合到夸克和Polyakov圈的线性西格玛模型计算了手征化学势和温度平面上的QCD相图。手征化学势解释了在重离子碰撞中可能出现的QCD自旋跃迁引起的不平衡手征效应。我们发现了手性化学势引起的三种效应：不平衡的手性（i）加强了解除禁闭和手性相变之间的联系;（ii）降低了共同的临界温度;（iii）通过将交叉转变为通过二级端点的强一级相变来加强相变的有序性。由于费米子行列式与手征化学势不存在符号问题，因此手征非平衡QCD物质可以用数值格子模拟来研究。
Variational approach to the inhomogeneous chiral phase in quark matter
在有限温度和/或有限密度条件下，讨论了QCD中的非均匀手征相。我们用变分法研究了密度-温度平面上的相图，并考虑了电流质量的影响。结果表明，我们的框架很好地描述了整个相位区域的非均匀相位。
Chiral condensate in nuclear matter with vacuum corrections
在相对论性Hartree方法中，利用密度相关参数的Lagrangian函数，发现核子Dirac海的真空修正软化了物态方程，有利于高密度下的手征对称性恢复.
Confinement and Chiral Symmetry in a dense Matter
本文讨论了在大重子密度和低温条件下存在手征对称相的可能性。
Deconfinement and chiral phase transitions in quark matter with chiral imbalance
本研究针对手征不平衡的夸克物质相变问题，在Polyakov-Nambu-Jona-Lasinio模型框架下提出含温度与手征化学势的Polyakov环势新参数化方案，结合真空贡献正则化方案，得到与格点模拟一致的热力学结果。
Chiral magnetic plasmons in anomalous relativistic matter
利用自洽手征动力学理论，详细研究了背景磁场和应变诱导赝磁场中相对论物质的手征等离子体激元模。结果揭示了这些手征磁性和赝磁性等离子体激元的一些异常特征，这些特征可以用来在实验中识别它们。在具有非零电（手征）化学势的系统中，背景磁（伪磁）场不仅修改长波长极限中的等离子体激元频率的值，而且影响对波矢的定性依赖。在Weyl材料中，手性位移参数也可以诱导类似的修饰。有趣的是，即使在没有手征位移和外场的情况下，手征化学势单独导致波矢中线性顺序的等离子体能量分裂。
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