近日，我院物理研究所都小康博士所在团队在理解组成世界基本粒子的质量等级方面取得积极进展，相关成果以题为“Flavor structures of quarks and leptons from flipped SU(5) GUT with A4 modular flavor symmetry”的论文发表在国际物理类top期刊《Journal of High Energy Physics》上。我院物理研究所都小康博士为本文第一作者。

粒子物理标准模型是目前描述组成宇宙基本粒子及其相互作用的最成功理论，但是其中的基本物质粒子——三代夸克与三代轻子之间的质量差异非常大，如右图所示，最重的顶夸克（约173GeV）与最轻的电子质量（约为511keV）差距可达10⁷，如果考虑中微子的极小质量（宇宙学要求小于0.12eV），那么差异将达到10¹³。但是标准模型并没有对如此巨大的质量等级差给出解释，因此如何从更一般的理论理解夸克与轻子的味道结构是几十年来粒子物理领域的热点问题。

本工作中，研究人员通过将目前比较热门的模味道对称性与翻转SU(5)超对称大统一模型结合，将左手夸克、右手的下型夸克以及右手中微子统一容纳在SU(5)对称群的10表示中，将左手轻子和右手的上型夸克容纳在5 bar表示中，其次将右手的带电轻子容纳在5表示中，最后通过引入单态超场实现反跷跷板机制从而自然给出极小的中微子质量。通过对不同物质场的A₄模群表示及模权选择，就能够给出不同的模型实现。本工作对可能解释标准模型味道疑难的模型实现进行了一般性讨论，并给出了代表性的数值结果。本工作还第一次讨论了通过边界条件破缺多模对称性，成功给出了所有物质场均在A₄模群表示的最自然3表示下的模型实现。

该工作得到了国家自然科学基金委、河南省高等学校重点科研项目、河南省科学院青年博士启动经费的支持。

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP01(2023)036。