[論文レビュー] A Simple Model of Dynamical Supersymmetry Breaking with the Generation of Soft Mass(es)

Yifan Cheng, Yan-Min Dai+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2015

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、四スーパーフィールド相互作用に基づく単純な超対称モデルを提案し、これを用いて超対称性を動的に破壊すると同時に、ソフト超対称性破れ質量を生成する。このメカニズムは、複合スピン1のベクトルスーパーフィールドと、スーパーフィールドの大きさの二乗のD項凝集状態に依存し、外部のソフト項を用いずに自発的超対称性破れを実現する。

ABSTRACT

We introduce a simple model of dynamical supersymmetry breaking. It is like a supersymmetric version of a Nambu--Jona-Lasinio model with a spin one composite. The simplest version of the model as presented here has a single chiral superfield (multiplet) with a four-superfield interaction. The latter has the structure of the square of the superfield magnitude square. A vacuum condensate of the latter is illustrated to develop giving rise to supersymmetry breaking with a soft mass term for the superfield. We report also the effective theory picture with a real superfield composite, illustrating the matching effective potential analysis and the vacuum solution conditions for the components. The nature of its fermionic part as the Goldstone mode is presented. Phenomenological application to the supersymmetric standard model is plausible.

研究の動機と目的

• 外部の超対称性破れセクターを必要とせず、動的超対称性破れを実現する最小のモデルを構築すること。
• 強い四スーパーフィールド相互作用が、ナムブ＝ヨナ＝ラジン型モデルの超対称拡張において、ソフト超対称性破れ項を自然に生じるかどうかを調査すること。
• 次元6の相互作用を持つ単一のチャイralスーパ multipletが、動的超対称性破れとソフト質量の両方を生じることを示すこと。
• 実スーパーフィールドの複合状態を用いた有効理論の図式を構築し、有効ポテンシャルを一致させて真空解を導出すること。
• 特に、動的ヒッグスおよびスクォーク質量生成の文脈において、このようなメカニズムが超対称標準模型にとって物理的に実現可能かどうかを評価すること。

提案手法

• ゲージ不変性と超対称性をラグランジアンレベルで保存する形で、$ g^2 \int d^4\theta\, \Phi^\dagger_a \Phi^b \Phi^\dagger_a \Phi^b $ の形をした四スーパーフィールド相互作用を持つ超対称ナムブ＝ヨナ＝ラジン型モデルを定式化すること。
• D項成分（$ \theta^2 \bar{\theta}^2 $）を相互作用に組み込み、$ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ の凝集状態によってソフト質量項が生成可能であるようにすること。
• 凝集状態 $ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ のギャップ方程式を解析し、スカラー成分に非ゼロのソフト質量項が生じることを示すこと。
• 複合実スーパーフィールド $ U \sim \Phi^\dagger_a \Phi^a $ を用いた有効理論を構築し、有効ポテンシャルを一致させて成分場の真空条件を導出すること。
• 複合スーパーフィールドのフェルミオン成分がゴールドスティノ（ゴールドスティーナ）として同定され、超対称性の動的破れが確認されること。
• 非摂動的力学を扱うために、クエンチド平面近似（クエンチドQED極限に類似）を用い、大N極限における定性的な信頼性を保証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単一のチャイralスーパーマルチプレットのみを用いた単純な超対称モデルが、四スーパーフィールド相互作用によって動的に超対称性を破ることができるか？
• RQ2 スーパーフィールド凝集状態 $ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ のD項成分が、明示的な質量項なしにスカラー場のソフト質量項を生成するか？
• RQ3 凝集状態から生じる複合ベクトルスーパーフィールドはスピン1の複合状態として同定可能であり、そのダイナミクスにおける役割は何か？
• RQ4 一つの最小的フレームワーク内で、ソフト超対称性破れ質量と動的電弱対称性破れの両方を生成することが可能か？
• RQ5 複合スーパーフィールド $ U $ の有効ポテンシャル解析が、真空構造とゴールドスティノモードの存在をどのように確認するか？

主な発見

• D項成分 $ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ の凝集状態によって、自発的超対称性破れが実現され、スカラー場にソフト質量項が生成される。
• ソフト質量項は、明示的な超対称性破れ項や補助セクターを必要とせず、四スーパーフィールド相互作用から動的に生じる。
• 複合スーパーフィールド $ U $ のフェルミオン成分がゴールドスティノとして同定され、超対称性の動的破れが確認される。
• 複合実スーパーフィールド $ U $ の有効ポテンシャル解析により、非自明な真空解が得られ、凝集状態の形成と整合的である。
• モデルはスピン1の複合ベクトルスーパーフィールドを動的複合状態として支持しており、ゲージボソンの複合性と関連する可能性を示唆する。
• このメカニズムは、ヒエラルキー問題を回避できる最小的フレームワーク内で、ソフト質量とヒッグス系の完全な動的生成を可能にするため、物理的モデル構築に実現可能である。