[論文レビュー] A Motivated Non-Standard Supersymmetric Spectrum

Paolo Lodone|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

本学位論文は、自然性とフレーバー違反信号の不在に裏付けられた、第一および第二世代の sleptons が非常に重い（20 TeV 以上）および比較的重いヒッグスボソン（200–300 GeV）を持つ動機づけられた非標準的スピン統一理論のスペクトルを提案する。このスペクトルが自然性の制約を満たし、有効な最小フレーバー違反（eMFV）によってフレーバー変換型中性荷電現在を抑制し、電気双極子モーメントの制約とも整合することを示している。これは、LHC やダークマターの観測でテスト可能な、MSSM とは明確に異なる代替モデルを提供する。

ABSTRACT

After an introduction to the Hierarchy Problem and to Supersymmetry we discuss the phenomenology of a motivated non-standard pattern of sparticle masses in the context of extensions of the Minimal Supersymmetric Standard Model.

研究の動機と目的

• 実験でフレーバー違反信号が観測されていないことに基づき、第一および第二世代の sleptons が非常に重い（>20 TeV）非標準的スピン統一理論のスペクトルを検討すること。
• 自然性および電弱精度測定と整合しながら、比較的重いヒッグスボソン（200–300 GeV）を含むスピン統一理論モデルの妥当性を調査すること。
• 階層的な slepton の質量が有効な最小フレーバー違反（eMFV）を生じさせ、危険なフレーバー変換型中性荷電現在および電気双極子モーメントを抑制するメカニズムを分析すること。
• クォークとスクォークに作用する $U(2)^3$ に基づくより野心的なフレーバー対称性パターンを提唱し、$\Delta F=2$ 振幅の不整合を解消し、$K^0$–$\bar{K}^0$ および $B_d$–$\bar{B}_d$ 混合の両方の問題を解決すること。
• $U(2)^3$ フレームワークの動的実現を提示し、CP非対称性の $B_s \to \psi\phi$ における影響を含む、その物性的結果を評価すること。

提案手法

• MSSM の拡張として、光るヒッグス質量に木レベルの追加寄与をもたらすモデルを比較する、下からの手法を用いる。特に $U(1)$ および $SU(2)$ ゲージ拡張に注目する。
• 自然性の制約およびゲージカップリングの走査を用いて、新しい物理学のスケールを制限し、ソフト項が比較的低いスケールで生成されることを要請する。
• 色保存則および電弱精度テストからの制約を課し、物理的でないパrameter 範囲を除外する。
• 階層的な slepton の質量から有効な MFV 条件を導出し、QCD補正およびフレーバー違反振幅の計算でこれまで無視されていた効果を含む。
• $U(2)^3 = U(2)_Q \times U(2)_u \times U(2)_d$ というフレーバー対称性を導入し、クォークおよびスクォークに作用する。この対称性は、観測されたクォーク質量および混合角を再現するように破れる。
• EDM および $\Delta B=1$ 振幅の数値的解析を実施し、第一世代の slepton が重いため、ソフト項の位相が大きくても実験的制約に違反しないことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 200–300 GeV の重いヒッグスボソンと、第一および第二世代の slepton が 20 TeV 以上のスピン統一理論モデルは、自然性および電弱精度測定と整合し続けることができるか？
• RQ2 階層的な slepton の質量が有効な最小フレーバー違反をどのように導き、QCD補正を含めた場合の重いスクォークの質量制約はどのようなものか？
• RQ3 $U(2)^3$ フレーバー対称性パターンは、$K^0$–$\bar{K}^0$ および $B_d$–$\bar{B}_d$ 混合における $\Delta F=2$ 振幅の観測された不整合を説明できるか？また、$B_s$–$\bar{B}_s$ 混合を予測できるか？
• RQ4 このスケールがダークマターの残存密度および直接検出に与える影響は何か？特にヒッグスボソンが重い場合に注目する。
• RQ5 ソフト項の位相が電気双極子モーメントおよび $B$ ハイパーレイソンの CP 非対称性に与える影響は何か？また、実験的制約に違反しない範囲で大きな位相をとることができるか？

主な発見

• sleptons が 20 TeV 以上で、ヒッグスボソンが 300 GeV までの非標準的スピン統一理論スペクトルは、自然性の制約を満たし、電弱精度測定とも整合する。
• モデルは $B_s \to \psi\phi$ における正の CP 非対称性を予測し、$0.05 \lesssim S_{\psi\phi} \lesssim 0.2$ となり、LHC における特徴的なシグネチャを提供する。
• 階層的な slepton の質量から有効な MFV が生じ、第一世代の slepton が重いため、ソフト項の位相が大きくても EDM 制約に違反しない。
• $U(2)^3$ フレーバー対称性フレームワークは、$K^0$、$B_d$、$B_s$ システムにおける $\Delta F=2$ 振幅を相関させ、CKM フィットにおける $S_{\psi K_S}$ と $\epsilon_K$ の不整合を解消する。
• グルーコンおよび左巻きスボトムの好ましい質量範囲は 1.5 TeV 未満であり、LHC で発見可能である可能性がある。
• ヒッグスボソンが標準模型に類似したものでない場合、特にヒッグスカップリングや分支比が標準模型とは著しく異なる場合、LHC が 95% 置信水準で 476 GeV 未満の標準模型に類似したヒッグスボソンを除外した後でも、モデルは依然として妥当である。