[論文レビュー] Constrained Dirac gluino mediation

Dan Busbridge|arXiv (Cornell University)|Aug 20, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 93被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、制約付き最小超対称標準模型（CMSSM）および制約付き一般ゲージ媒介（CGGM）の枠組みにおいて、制約付きディラックグルーギノ媒介を導入する。このモデルは、電弱対称性の spontaneously broken に寄与する1-loopの整合性補正を抑制することで、微調整を軽減するため、重いディラックグルーギノを提案する。モデルは超ソフト性（supersoftness）と超安全（supersafeness）を示し、数値的結果では、高エネルギーのグルーギノおよび squark 質量にもかかわらず微調整が低減され、LHCのプロフェッショナルな現象論的解釈が可能である。これは125 GeVのヒッグスボソンの自然な説明を提供し、第1期LHCでの超対称性の非観測と整合する。

ABSTRACT

We perform a comparison study of the Constrained Minimal Supersymmetric Standard Model and Constrained General Gauge Mediation with and without a heavy Dirac gluino. These extremely simple models have very few free parameters and exhibit the characteristic features of supersoftness and supersafeness. We determine the characteristic low energy spectra, the production cross sections of key processes at the Large Hadron Collider and the degree of fine tuning for a representative range of parameters for each model.

研究の動機と目的

• LHCで観測された高エネルギーのグルーギノおよび squark 質量にもかかわらず、電弱セクターにおける自然性の問題を、微調整の低減によって解決すること。
• 重いディラックグルーギノがCMSSMおよびCGGMフレームワークにおける整合性関数の進化およびソフト質量補正に与える影響を調査すること。
• 特に、欠損運動量およびジェット活性度に関して、現在のLHC制約下でのこれらのモデルの妥当性を評価すること。
• ディラックグルーギノの有無にかかわらずのスペクトル、生成断面積、微調整の比較を通じて、超ソフト性の効果を明確にすること。
• 125 GeVのヒッグスボソン質量を満たしつつ、超安全および超ソフト性を維持する最小限のパラメータを有するフレームワークを提供すること。

提案手法

• モデルは、メッセンジャースケールでのD項破れメカニズムを介してディラックグルーギノを実装し、U(1)'ゲージセクターとの結合を通じて、その真空期待値D′により質量を生成する。
• ディラックグルーギノ質量スケールにおけるしきい値補正は、1ループの整合性関数方程式を用いて計算され、対応するスクァークのソフト質量に対数補正を加える。
• ソフトパラメータは、ディラックグルーギノおよびそのスカラー対（スグルーギノおよび偽スグルーギノ）の切り離しを含むRGEを用いて進化させ、ソフト質量のβ関数の明示的表現を用いる。
• 数値的スペクトルは、メッセンジャースケールからSUSYスケールまでRGEを解くことで計算され、スケール依存性を最小限に抑えるために、ストップ質量の幾何平均を用いる。
• LHCにおける主要なプロセス、例えばグルーギノ対生成および slepton 対生成の生成断面積は、計算されたスペクトルを用いて評価される。
• 微調整は、バーバリ・ジウディーチェ測度を用いて定量化され、重いディラックグルーギノの寄与を考慮した状態で、電弱スケールがUVパラメータに依存する感度から計算される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重いディラックグルーギノの導入が、CMSSMおよびCGGMモデルにおけるソフト質量の整合性関数の進化にどのように影響するか？
• RQ2 ディラックグルーギノの1ループしきい値補正が、低エネルギーにおけるスペクトルおよび電弱対称性の spontaneously broken に与える影響は何か？
• RQ3 125 GeVのヒッグスボソンおよび高エネルギーのグルーギノ／スクォーク質量の文脈において、ディラックグルーギノが微調整をどの程度低減するか？
• RQ4 ディラックグルーギノの有無にかかわらず、LHCにおける主要な超対称プロセスの生成断面積はどのように比較されるか？
• RQ5 重いディラックグルーギノが存在する際、超ソフト性および超安全性が電弱スケールの安定化に果たす役割は何か？

主な発見

• ディラックグルーギノは、超ソフト性により1ループのヒッグス質量寄与を抑制し、EWSBがUVパラメータに依存する対数的依存性を低減する。
• グルーギノ質量が1.3 TeVを超えるにもかかわらず、代表的なパラメータ点において微調整レベルが100未満に抑えられ、125 GeVのヒッグス質量の自然な実現が示された。
• ディラックグルーギノ質量スケールにおけるしきい値補正は、スクァーク質量に顕著で、計算可能なシフトを生じ、δm²_eq ∝ g²₃ m²_D3 log(m²_φ₃ / m²_D3) と表され、新たなパラメータを導入することなくスペクトルを修正する。
• グルーギノ対生成の生成断面積は、グルーギノが重いため崩壊分岐比が抑制され、ジェット活性度が低下するため、LHCの除外限界内に収まる。
• グルーギノ系における1ループ補正が存在しないため、ヒッグス質量への大きな放射修正が生じず、モデルは超安全性を維持する。
• 数値的結果から、ディラックグルーギノの導入により、高エネルギーのスクォークおよびグルーギノ質量を有する一貫したスペクトルが得られ、軽いストップが存在しない状況でも自然性が保たれることを示した。