[論文レビュー] A New Approach to the Phenomenology of Cosmological Supersymmetry Breaking

T. Banks|ArXiv.org|Aug 24, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、~10^3 GeVで強い結合ゲージ理論を介してスピン統計の対称性（SUSY）が破れる新しい低エネルギー有効モデルを提案する。このモデルでは、ゲージノ質量を生成し、アキソンを導入せずに強いCP問題を解決する。重力レプトン質量は、チラル超多重項に含まれるゴールドスティーナーと宇宙論的カウチュー定数の間の関係によって決定され、~10^{-3} eVの重力レプトン質量を予測する。これは宇宙論的SUSY破れの原則に整合する。

ABSTRACT

I introduce a new low energy effective description of Cosmological SUSY breaking. It requires the existence of a strongly interacting gauge theory at a scale of order $10^3$ GeV, some of whose fields carry standard model quantum numbers. SUSY breaking is communicated to the standard model through gaugino masses and the Higgs multiplets. The model also provides a possible new solution of the strong CP problem

研究の動機と目的

• 従来のモデルに起因する問題を回避する、宇宙論的SUSY破れの現象論的妥当な低エネルギー有効理論を構築すること。
• ~10^3 GeVの新しい強い相互作用ゲージ群と、標準模型の量子数を持つチラル多重項を介して、大きなゲージノ質量を自然に生成すること。
• アキソンを導入せずに、強い結合系における自動的CP保存に依拠して、強いCP問題を新たな方法で解決すること。
• 離散的R対称性（F）によって、樹形階のμ項を禁止することで、μ項の自然性を保証すること。
• ゴールドスティーナー系の構造を介して、フレーバー物理学およびニュートリノ質量との関係を検討すること。

提案手法

• すべての低エネルギーゲージ群に対して単位表現として変換し、R荷重がゼロであるチラル超多重項Gをゴールドスティーナーとして導入する。
• Kählerポテンシャルと超ポテンシャルの構造から、宇宙論的カウチュー定数Λを介してSUSY破れを生成する項Λ^{1/4}M_P^2 w(G/M_P)を仮定する。ここでw(0)は1次オーダーの定数である。
• Gのスカラー部分がスカラー場としてのスケール変換を受けるように、Gとチラル多重項F1, F2を含むゲージ群Gを導入し、Gのスケール変換後に有効な項が存在しないようにする。
• 離散的対称性Fによって、樹形階のμ項を禁止するR対称性付きの結合項g_μ ∫d²θ G H_u H_dを導入し、μ項を自然に生成する。
• KählerポテンシャルK = GG* k(G/M_1, G*/M_1, G/M_U, G*/M_U)を仮定し、M_1 ~ 10^3 GeVとして、|G|が~M_1で安定化されることを保証する。
• Gが異方的U(1)対称性を持つ場合、Wess-Zumino型の結合項ln(G/M_1) W²または(G/M_1)^a W²に依存してゲージノ質量を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 従来のモデルに起因する現象論的問題を回避する、宇宙論的SUSY破れの低エネルギー有効理論を構築可能か？
• RQ2 宇宙論的SUSY破れフレームワークにおいて、自然に大きなゲージノ質量を生成する方法は何か？
• RQ3 強い結合系における自動的CP保存に依拠して、アキソンを導入せずに強いCP問題を解決できるか？
• RQ4 離散的対称性（例：F）が、μ項の自然性とフレーバー保護に果たす役割は何か？
• RQ5 SUSY破れスケールM_1とスケール√(M_P Λ^{1/4})との一致は、動的解釈可能か、それとも単なる偶然か？

主な発見

• モデルは重力レプトン質量が約10^{-3} eVであると予測し、これは宇宙論的SUSY破れからのスケーリング則m_{3/2} ∼ Λ^{1/4} M_Pと整合する。
• ゴールドスティーナー超多重項のF項F_Gは、Kählerポテンシャルと超ポテンシャルの構造から、~10^7 GeV²のオーダーで推定される。
• 強いGのダイナミクスが自動的にCP保存的であれば、アキソンを導入せずに強いCP問題を解決できる。
• 離散的対称性Fのおかげで、μ項は自然に小さく保たれ、樹形階のμ項が禁止され、大規模な量子補正からμパラメータが保護される。
• U(1)_A対称性が破れない場合、低スケールのQCDアキソンを含む可能性があるが、これは重力レプトンの崩壊が支配的である場合を除き、実験的に除外される可能性が高い。
• モデルは自然なGIMメカニズムを備え、SUSYフレーバー問題を有さない。これは、唯一のヒッグスヤコビ係数が大きなフレーバー対称性を破るためである。