[論文レビュー] D-term assisted Anomaly Mediation in E6 motivated models

Masaki Asano, T. Kikuchi+1 more|ArXiv.org|Jul 31, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 39被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、E6に由来するGUTモデルにおけるD-term補助型異常補正の場面を提案する。E6の統一から生じる追加のU(1)S D-termが、タキオン的振る舞いを示すスレプトン質量を安定化させる。このD-termを導入することにより、左対右のスフェルミオン質量スプリングを有する特徴的なスパーティクル質量スペクトルが生成され、LHCにおける特徴的な署名をもたらす。このモデルは、WMAPと整合するダークマターの残存密度を達成でき、非熱的生成メカニズムを通じて軽いニュートリノ型ダークマターを可能にする可能性を有する。

ABSTRACT

We investigate effects of D-term contributions to the anomaly mediated supersymmetry breaking scenario. If we introduce an E6 GUT motivated D-term, it is possible that slepton mass squared is positive at weak scale even if there are no other D-term contributions. Moreover, as a consequence of additional D-term contributions to scalar masses, we obtain various soft supersymmetry breaking mass spectra, which are different from those obtained in the conventional anomaly mediation scenario. Then there would be a distinct signature of this scenario at the LHC. For example, in several cases, there exist mass splittings between the right-handed sfermion and the left-handed sfermion. We also discuss some characteristic features of the neutralino dark matter in this model.

研究の動機と目的

• 従来の異常補正による超対称性破れ（AMSB）におけるタキオン的スレプトン問題を、追加のD-term寄与を導入することで解決すること。
• 標準的なU(1)YおよびU(1)B-L項とは異なり、E6 GUT対称性に由来するU(1)S D-termの物性的影響を調査すること。
• この新しいD-termがソフトな超対称性破れ質量スペクトルにどのように影響を与え、LHCで観測可能な署名を生じるかを調査すること。
• 最も軽いニュートリノがダークマター候補として妥当であるかを評価し、その残存密度がWMAPデータと整合するかを検証すること。
• 特に非熱的生成メカニズムを考慮した場合に、軽いニュートリノ型ダークマターがこの場面で妥当であるかどうかを同定すること。

提案手法

• E6 GUTから生じるU(1)Sゲージ対称性を導入し、そのD-term寄与はFayet-Iliopoulos機構を用いてスカラー質量に計算される。
• ソフトな超対称性破れ質量は、D-term寄与（U(1)Y、U(1)B-L、U(1)S対称性に由来）を含む修正された異常補正フレームワークを用いて計算される。
• スカラー質量の二乗項は、異常補正寄与とD-term寄与の和から導出され、D-termはαY、αB-L、αSでパラメータ化される。
• ISAJET 7.75を用いてスフェルミオン質量スプリングおよびカイラル構造に注目して、スパーティクル質量スペクトルを数値的に計算する。
• 微小なOMEGAsを用いて、熱的および非熱的生成メカニズムを考慮してダークマターの残存密度を評価する。
• ΩCDMh²のWMAP制約と整合するパラメータ空間（DY, DB-L, DS）をスキャンする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 E6 GUTに由来するU(1)S D-termは、U(1)YおよびU(1)B-L D-termを追加で必要とせずに、タキオン的スレプトン質量を安定化させることができるか？
• RQ2 U(1)SからのD-term寄与が、特に左対右のスフェルミオン質量スプリングにどのようにソフトな超対称性破れ質量スペクトルを修正するか？
• RQ3 この修正された質量スペクトルから生じる特徴的なLHC署名、特にクォークおよびスレプトンの崩壊においては何か？
• RQ4 このモデルにおける最も軽いニュートリノは、有効なダークマター候補であるか？また、観測された残存密度を達成できるか？
• RQ5 非熱的生成が考慮された場合、軽いニュートリノ型ダークマターはWMAPデータと整合する可能性があるか？

主な発見

• U(1)S D-termの導入のみで、タキオン的スレプトン質量の安定化が可能であり、U(1)YおよびU(1)B-L D-termを必要としないより経済的な解決法を提供する。
• 左対右のスフェルミオン間で顕著な質量スプリングが生成され、特に右対称クォーク崩壊においてジェット数やレプトン数の特徴的なパターンが生じる。
• 熱的生成シナリオでは、中間子的消失が速やかに進行するため、最も軽いニュートリノの残存密度は、M_SUSY ≈ 5 TeVの重い場合にのみWMAPデータと整合する。
• モジュール崩壊からのLSPニュートリノの非熱的生成により、M_SUSYが低くても軽いニュートリノ型ダークマター候補が有効である。
• このモデルは、特にスフェルミオン系において、カイラル質量スプリングに起因する特徴的なLHC署名を予測する。これにより、従来のAMSBと区別可能である。
• パラメータ空間（αY, αB-L, αS）は、非熱的生成を含めると、WMAPと整合するダークマターを実現可能な解を許容する。