[論文レビュー] Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking, D-terms and R-symmetry

D.R.T. Jones|ArXiv.org|Jan 15, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、異常自由なU(1)またはR対称性を導入することで、MSSMにおける異常媒介超対称性（AMSB）の2つのRG不変拡張を提案し、フェイジット＝イリアポウルスキーD項による安定でタキオンを含まないスlepton質量を実現する。主な結果として、質量を結ぶ和則を有する特徴的なスパーティクルスペクトルが得られ、正確に縮退したウィノが保たれる一方で、第3世代に大きな分裂が生じ、一部の状況ではタウ sneutrino がLSPとなる。

ABSTRACT

We explore two distinct resolutions to the tachyonic slepton puzzle in the Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking scenario. Both are based on extending the MSSM by an anomaly free U(1) symmetry, and in both cases exact RG invariance is preserved.

研究の動機と目的

• 標準的な異常媒介超対称性（AMSB）におけるスカラー質量の負化問題を解決すること。
• 拡張されたAMSBモデルにおいて正確なローレンツ群（RG）不変性を保つことにより、低エネルギー予測が高エネルギー物理学に依存しないようにすること。
• フェイジット＝イリアポウルスキーD項を用いて、拡張されたU(1)またはR対称性から生じる、異常自由な超対称性破れの実現可能な状況を構築すること。
• RG不変構造に由来するスパーティクル質量の和則を導出し、分析すること。
• 物理的妥当性を検討し、特にタウ sneutrino が最軽い超対称粒子（LSP）となる可能性を検討すること。

提案手法

• MSSMに異常自由なU(1)またはR対称性を導入し、異常をキャンセルするための新しいU(1)電荷とスレーター場を導入してゲージ系を拡張する。
• RG不変なシフトによりスカラー質量行列を変更する：(m²)^i_j → (m²)^i_j + m₀² Σₐ kₐ(Yₐ)^i_j、ここでYₐはチャイナルmultipletのU(1)電荷である。
• 物理的質量シフトの起源としてフェイジット＝イリアポウルスキー（FI）D項を導入し、拡張された対称性下でゲージ不変性とRG不変性を保証する。
• 新しいU(1)とMSSMゲージ群との間の混合異常をゼロにすることで、RG不変性と異常キャンセリングを維持する。
• RG不変質量補正の構造を活用して、FIパラメータの値に依存しない和則を導出する。
• パラメータ（例：ζ₁, ζ₂, tanβ, m₀）の数値スキャンを実施し、正のスカラー質量と妥当なLSPを持つ物理的スペクトルを同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AMSBにおけるタキオン的スlepton問題は、RG不変性を保ったまま解消可能か？
• RQ2 フェイジット＝イリアポウルスキーD項は、AMSBのRG不変拡張に一貫して組み込めるか？
• RQ3 R対称性またはU(1)拡張を導入した場合、スパーティクル質量スペクトルにどのような物理的影響を与えるか？
• RQ4 拡張モデルはスパーティクル質量の和則を導くか？また、その和則はFIパラメータに依存しないか？
• RQ5 このようなモデルにおいて、タウ sneutrino が最軽い超対称粒子（LSP）となることは可能か？また、どのようなパラメータ条件下で成立するか？

主な発見

• U(1)またはR対称性の拡張を導入することで、タキオン的スlepton問題が効果的に解決され、パラメータ空間の広い領域ですべてのスカラー質量が正となる。
• m₀ = 40 TeVの場合、最も重いスパーティクルの質量はM_SUSY ≈ m₀/40に比例し、グルーギノ質量は約1 TeVに達する。
• スペクトルは正確に縮退したウィノおよびニュートラリノ質量を特徴とし、AMSBの主要予測を保っている一方で、世代依存のR電荷により第3世代のスフェルミオンに大きな分裂が生じる。
• 特定のパラメータ領域（例：tanβ = 2, e = -1/9, m̄₀² = -0.1 TeV²）では、τ sneutrino が最軽い超対称粒子（LSP）となり、質量は約83 GeVである。
• スパーティクル質量の和則が導出され、例としてtanβ = 5およびm₀ = 40 TeVの場合、m̃t₁² + m̃t₂² + m̃b₁² + m̃b₂² - 2(mₜ² + m_b²) - 2.75m̃g² = 0.92 m̄₀² TeV²が得られ、FIパラメータに依存しない。
• 先行研究で示されたように、本モデルはブランワールド系と整合性を保ち、R対称性拡張はこのようなフレームワーク内でのさらなる探求を可能にする。