[論文レビュー] A Review of Minimal Supersymmetric Electro-Weak Theory

I. Simonsen|ArXiv.org|Jun 20, 1995

Particle accelerators and beam dynamics参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

この包括的なレビューでは、最小超対称標準模型（MSSM）のラグランジアンをスーパーフィールド形式およびコンポーネントフィールド形式で、オンシェルおよびアフターシェルの両方で構築し、4成分スピンオル形式に翻訳する。電弱対称性の破れのメカニズムを詳細に説明し、物理的なチャリノおよびニュートラリノ状態を特定し、1990年代半ばのMSSMの素粒子物理学的現象論における基盤的参照文献を提供する。

ABSTRACT

In this review article we study the Minimal Supersymmetric Electro-Weak theory (of leptons). The Lagrangian is constructed step by step in great detail, both in the superfield and component field formalism --- both on and off shell. Furthermore the Lagrangian is written in the more familiar four component formalism. Electro weak symmetry breaking is discussed, and the physical chargino- and neutralino states are introduced and discussed.

研究の動機と目的

• 最小超対称電弱理論（MSSM）ラグランジアンを体系的かつ教育的に行う構築を提供すること。
• スーパーフィールド、コンポーネント、および4成分スピンオル形式の複数の形式で理論を提示すること—オンシェルおよびアフターシェルの両方を含む。
• MSSM枠組み内での電弱対称性の破れのメカニズムを明確にすること。
• ゲージノとヒッグスノの混合から生じる物理的チャリノおよびニュートラリノ状態を特定・分析すること。
• 1990年代半ばにおけるMSSMの現象論的研究の基盤的参照文献としての役割を果たすこと。

提案手法

• 超ポテンシャルと運動項から出発し、スーパーフィールド形式を用いてMSSMラグランジアンを段階的に構築する。
• スーパーフィールドをスカラー、フェルミオン、補助場に展開することで、コンポーネントフィールドラグランジアンを導出する。
• 従来の4成分スピンオル形式に全ラグランジアンを表現することで、標準的量子場理論の取り扱いと併合可能にする。
• オンシェルおよびアフターシェルの形式を導入し、異なる制約レベルとゲージ固定の自由度を探索する。
• ヒッグス系を分析し、超対称的文脈におけるヒッグス機構を通じた電弱対称性の破れのメカニズムを同定する。
• ゲージノとヒッグスノの質量行列を対角化し、物理的チャリノおよびニュートラリノ状態とその質量固有値を決定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMラグランジアンは、スーパーフィールド形式およびコンポーネントフィールド形式でどのように体系的に構築されるか？
• RQ2 MSSMラグランジアンのオンシェルおよびアフターシェル形式の間にはどのような相違点と関係があるか？
• RQ3 最小超対称標準模型への電弱対称性の破れはどのように実現されるか？
• RQ4 MSSMにおけるチャリノおよびニュートラリノの質量固有状態と混合パターンは何か？
• RQ5 MSSMの相互作用を記述するにあたり、4成分スピンオル形式はスーパーフィールド形式とどのように比較されるか？

主な発見

• MSSMラグランジアンはスーパーフィールド形式で完全に構築され、超ポテンシャル、ゲージ運動項、およびD項・F項の寄与の明示的表現が得られた。
• スーパーフィールドの展開によりコンポーネントフィールドラグランジアンが導出され、スカラー、フェルミオン、補助場間の相互作用が得られた。
• 理論は成功裏に4成分スピンオル形式に翻訳され、非超対称場理論の手法と直接比較可能となった。
• 電弱対称性の破れは、ヒッグススーパーフィールドの真空期待値によって実現され、ゲージボソンおよびフェルミオンの質量生成が生じた。
• チャリノおよびニュートラリノの質量行列が導出され、対角化により2つのチャリノ状態と4つのニュートラリノ状態が物理的質量固有状態として得られた。
• 物理的状態はゲージノ-ヒッグスノの混合を通じて生じ、質量および結合定数は特にヒッグスノ質量パラメータμおよびゲージノ質量に依存する。