[論文レビュー] Cancellation Mechanism of FCNCs in S_4 x Z_2 Flavor Symmetric Extra U(1) Model

Yasuhiro Daikoku, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 44被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、ヒッグスと超対称性の寄与の破壊的干渉によって、木レベルのフレーバー変換型中性荷電現在（FCNC）をキャンセルする、超対称的 $S_4 \times Z_2$ フレーバー対称性を有する追加の $U(1)_X$ モデルを提案する。離散的フレーバー対称性と $U(1)_X$ ゲージ対称性を活用することで、プロトン崩壊を抑制し、ヒッグス質量の制約を緩和し、超対称性のスケールをテルツの範囲に保つことができる。これは、LHC や将来の衝突型加速器でテスト可能である。

ABSTRACT

We propose a E_6 inspired supersymmetric model with a non-Abelian discrete flavor symmetry; SU(3)_c x SU(2)_W x U(1)_Y x U(1)_X x S_4 x Z_2. In our scenario, the additional abelian gauge symmetry; U(1)_X, not only solves the mu-problem in the minimal Supersymmetric Standard Model(MSSM), but also requires new exotic fields which play an important role in solving flavor puzzles. If our exotic quarks can be embedded into a S_4 triplet, which corresponds to the number of the generation, one finds that dangerous proton decay can be well-suppressed. Hence, it might be expected that the generation structure for lepton and quark in the SM(Standard Model) can be understood as a new system in order to stabilize the proton in a supersymemtric standard model (SUSY). Moreover, due to the nature of the discrete non-Abelian symmetry itself, Yukawa coupling constants of our model are drastically reduced. In our previous work, we actually have found much success. However, we also have to solve Higgs mediated FCNC at tree level, as is often the case with such extended Higgs models. In this paper, we propose a promising mechanism which could make cancellation between Higgs and SUSY contributions.

研究の動機と目的

• TeV スケールのヒッグスボソンを伴う拡張されたヒッグスモデルにおけるフレーバー変換型中性荷電現在（FCNC）問題に対処すること。
• $U(1)_X$ 拓張 MSSM における、異常クォークおよびレプトンが媒介する危険なプロトン崩壊を抑制すること。
• $S_4 \times Z_2$ 非アーベル離散的フレーバー対称性を用いて、ヤコビアン結合定数を減少させ、プロトンを安定化させること。
• ヒッグス寄与と超対称性寄与の間のキャンセルメカニズムを提案し、ヒッグス質量に対する制約を緩和すること。
• 超対称性破れスケールをテルツスケールに保つことで、LHC や将来の加速器でモデルをテスト可能にする。

提案手法

• ゲージ群 $SU(3)_c \times SU(2)_W \times U(1)_Y \times U(1)_X \times S_4 \times Z_2$ を持つ、$E_6$ のインスピレーションを受ける超対称モデルを導入する。
• $U(1)_X$ 対称性を用いて $\mu$-項を禁止し、シングレット超場 $S$ の真空期待値によって有効な $\mu_{\text{eff}}$ を生成する。
• 異常クォークおよびレプトンを $S_4$ 三重項表現に埋め込み、フレーバー対称性によってプロトン崩壊を抑制する。
• クォーク、レプトン、ヒッグス系の超ポテンシャルを構築し、異常キャンセリングと R-パリティ保存を保証する。
• 有効ラグランジアンとウィルソン係数を用いて、$K^0$-$\bar{K}^0$ および $B^0$-$\bar{B}^0$ 混合におけるヒッグス媒介および超対称性媒介の FCNC 添付を計算する。
• ヒッグス寄与と超対称性寄与の間の FCNC キャンセル条件を導出し、異常クォークおよびヒッグス質量に対する制約を緩和する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称性の寄与が、$S_4 \times Z_2$ フレーバー対称性を有する追加の $U(1)_X$ モデルにおいて、ヒッグス寄与の FCNC をキャンセルできるか。
• RQ2 $K^0$-$\bar{K}^0$ および $B^0$-$\bar{B}^0$ 混合に対する実験的制約を満たすために、異常クォークおよびヒッグスボソンの質量に必要な制限は何か。
• RQ3 異常場が存在する中で、$S_4 \times Z_2$ フレーバー対称性がどのようにプロトン崩壊を抑制するか。
• RQ4 $U(1)_X$ 対称性が、$\mu$-問題を同時に解決し、プロトン崩壊を安定化させつつ、テルツスケールの超対称性破れスケールを許容できるか。
• RQ5 フレーバー対称性が、独立なヤコビアン結合定数の数とクォークおよびレプトン質量行列の構造に与える影響は何か。

主な発見

• ヒッグス媒介の FCNC 添付は、破壊的干渉によって超対称性寄与とキャンセルされ、ヒッグス質量スケールに対する制約が顕著に緩和される。
• $K^0$-$\bar{K}^0$ 混合から $m_{\phi'_{d,2}}$ の最小質量が 0.6 TeV に制限され、$B^0$-$\bar{B}^0$ 混合から 0.7 TeV に制限される。
• キャンセルメカニズムにより、独立したキャンセル条件の数が3つから2つに減少し、モデルのパrameter空間が単純化される。
• このモデルは、テルツ領域の超対称性破れスケールを予測しており、LHC や将来の加速器でテスト可能である。
• $S_4 \times Z_2$ フレーバー対称性は、ヤコビアン結合定数の数を顕著に減少させ、フェルミオン質量および混合の予測可能な構造をもたらす。
• このモデルは、$U(1)_X$ ゲージ対称性と $S_4$ フレーバー対称性の組み合わせにより、プロトン崩壊を許容可能なレベルに抑制する。