[論文レビュー] A New Approach to mu-Bmu

Csaba Csáki, Adam Falkowski+2 more|ArXiv.org|Sep 26, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 38

ひとこと要約

この論文は、ゲージ媒介超対称性破壊（GMSB）における$μ$-$B_{\mu}$問題に対して、$\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$を許容することで、新たな解決策を提案する。ここで、ヒッグス場が超対称性破壊セクターに直接カップリングする場合、$m_{H_d}^2$が自然に大きくなる。この階層により、微調整を必要とせず、電弱対称性の自発的破れが実現可能となり、ゲージ結合の統一性を保ちつつ、超対称性のフレーバー問題と$CP$問題を回避する。

ABSTRACT

We present a new approach to the mu-Bmu problem of gauge mediated supersymmetry breaking. Rather than reducing the generically large contribution to Bmu we point out that acceptable electroweak symmetry breaking can be achieved with mu^2 << Bmu if at the same time Bmu << m_Hd^2. This hierarchy can easily appear in models where the Higgs fields are directly coupled to the supersymmetry breaking sector. Such models can yield novel electroweak symmetry breaking vacua, can deal with the supersymmetric flavor and CP problems, allow for gauge coupling unification, and result in distinct phenomenological predictions for the spectrum of superparticles.

研究の動機と目的

• ゲージ媒介超対称性破壊（GMSB）における長年の$\mu$-$B_{\mu}$問題に対処する。ここでは、$B_{\mu} \gg \mu^2$であることが通常、電弱対称性の自発的破れ（EWSB）を妨げる。
• EWSBと整合するためには$B_{\mu}$を小さくする必要があるという従来の仮定に挑戦し、ソフト質量の階層が問題を解決できることを提案する。
• ヒッグス場の質量$ m_{H_d}^2 \gg B_{\mu} $ であっても、$ B_{\mu} \gg \mu^2 $ である場合にEWSBが達成可能かどうかを検討する。これにより、微調整の必要性を回避できる。
• ヒッグス場が超対称性破壊セクターに直接カップリングするGMSBモデルにおいて、この状況が自然に実現されることを示す。
• この解決策が、再び超対称性のフレーバー問題と$CP$問題を引き起こさず、ゲージ結合の統一性と整合することを示す。

提案手法

• EWSB条件を満たす新しい質量階層を提案：$\mu^2 \sim \epsilon \Lambda_H$、$B_{\mu} \sim \epsilon \Lambda_H^2$、$m_{H_u}^2 \sim \epsilon^2 \Lambda_H^2$、$m_{H_d}^2 \sim \Lambda_H^2$、ただし$\epsilon \ll 1$。
• 樹形階Higgs真空方程式（式2および3）を用いて、$m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ の下で$\sin 2\beta \approx 2B_{\mu}/(2|\mu|^2 + m_{H_u}^2 + m_{H_d}^2)$ が満たされることを示す。
• EWSB安定性条件$2|\mu|^2 + m_{H_u}^2 + m_{H_d}^2 > 2B_{\mu}$が、$B_{\mu}$が$m_{H_d}^2$に対してパラメトリックに抑制されていることにより満たされることを主張する。
• ヒッグス場が超対称性破壊セクターに直接カップリングする具体的なモデル実装を構築し、必要な質量階層が自然に生じることを示す。
• 高エネルギー仕様での整合性を保つために、反相関群の進化を用いて$ m_{H_u}^2 $ が弱いエネルギー スケールで正のままであることを示す。これにより、負のソフト質量の必要性を回避できる。
• SuSpectを用いてサンプルスケーラを生成し、スケーラの物理的妥当性を示す。ここには、スケーリングされた sleptonsの質量と微調整の低減を含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的仮定とは反対に、$B_{\mu} \gg \mu^2$ である場合に、GMSBモデルで電弱対称性の自発的破れが達成可能かどうか。
• RQ2 ヒッグス場の質量$ m_{H_d}^2 \gg B_{\mu} $ が満たされている限り、$B_{\mu} \lesssim \mu^2$ を要求しないでEWSB条件（式2および3）を満たすことは可能かどうか。
• RQ3 ヒッグス場が超対称性破壊セクターに直接カップリングするGMSBモデルにおいて、$\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$ のような質量階層が自然に生じるか。
• RQ4 このアプローチは、再び超対称性のフリーザー問題と$CP$問題を引き起こさず、ゲージ結合の統一性と整合するか。
• RQ5 この状況の特徴的な素性的特徴、例えばヒッグジノ質量、ヒッグス系の構造、および sleptons の質量補正の増幅は何か。

主な発見

• 階層$\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$により、微調整を伴わず、電弱対称性の自発的破れが可能である。EWSB安定性条件は、$m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ のため満たされる。
• 関係式$\tan\beta \approx m_{H_d}^2 / B_{\mu} \approx 1/\epsilon$ により、$\epsilon \ll 1$ のとき$\tan\beta$ が大きくなり、EWSB条件と整合する。
• $B_{\mu}^2 > (|\mu|^2 + m_{H_u}^2)(|\mu|^2 + m_{H_d}^2)$ の条件は、両辺とも$\epsilon^2 \Lambda_H^4$ のオーダーであるため、正の$ m_{H_u}^2 $ でも満たされる。
• 具体的なモデル実装により、ヒッグス場が超対称性破壊セクターに直接カップリングする場合、$m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ が自然に生じることが示された。
• SuSpectで生成されたサンプルスケーラにより、$m_{H_u}^2$ が弱いエネルギー スケールで正のままであり、$\mu$ が小さいこと、$m_{A^0} \sim m_{H_d}^2 \gg \text{TeV}$ であることが判明。これは、重い偽スカラーヒッグス粒子を示している。
• この状況は特徴的な素性的特徴を示す：2番目のヒッグスダブルレットは分離され、ヒッグジノは比較的軽く、従来の質量和則に著しい破れが生じ、スボトムおよびストー質量に増幅された補正が生じる。