[論文レビュー] Effects of Flavor Violation on Split Supersymmetry

D. Demir|ArXiv.org|Oct 4, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 11被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、スプリット超対称性における味対称性の破れ効果を調査し、Higgs質量を安定化させるのと同程度の極めて繊細な調整と組み合わせた非自明なスフェルミオン質量行列の混合が、弱いスケールで軽いスフェルミオン状態を生むことを示している。これらの軽いスフェルミオンは、希少過程や電気双極子モーメントを引き起こす観測可能な現象を誘導する。これは、LHCでこのような状態が観測されない場合、超対称性の破れが味に依存しないことを示唆する。

ABSTRACT

We discuss consequences of flavor mixings in the scalar fermion sector of supersymmetric models endowed with ultra heavy scalars. We find that, under extreme fine-tunings different than but similar in size to that needed to obtain a light Higgs doublet, intergenerational mixings generically lead to light sfermion states which facilitate a number of phenomena ranging from rare processes to electric dipole moments. The number of scalar fermions to be discovered by collider searches is fewer than those in a complete supersymmetric model.

研究の動機と目的

• 超対称的スプリットモデルにおけるスカラーフェルミオン系の味混合の効果が及ぼす素粒子物理学的結果を分析すること。
• Higgs質量を安定化させるのと同程度の極めて繊細な調整が、超重い超パートナースペクトルの中でも軽いスフェルミオン状態を生成できるかどうかを調査すること。
• 軽いスフェルミオンが出現する条件と、FCNC、EDM、Higgs質量といった低エネルギー観測量に与える影響を特定すること。
• LHCにおける軽いスフェルミオンの非観測と、超対称性の破れの味構造との間の関係を確立すること。
• 現在の実験的制約と自然性の原理を踏まえた上で、味対称性の破れを伴うスプリットSUSYモデルの妥当性を評価すること。

提案手法

• ゲージボソン、ヒッグスノーマル、ヒッグスダブルットが軽い一方でスカラーフェルミオンが重いというスプリット超対称性の枠組みにおいて、スフェルミオン質量の2乗行列を分析する。
• Higgs質量を安定化させるのと同様の極めて繊細な調整（「εh ~ TeV²/M_SUSY²」のオーダー）をスフェルミオン系に適用し、物理的スフェルミオン状態を軽く生成する。
• MSSMの超電磁的項とソフト対称性破れ項を用いてスカラーポテンシャルを導出し、ヒッグスダブルットとスフェルミオン間の混合効果を分析する。
• スフェルミオン質量行列に含まれる味対称性破れ項が、FCNC、電気双極子モーメント（EDM）、Higgs質量といった低エネルギー観測量に与える影響を評価する。
• 味対称性破れ型と味保存型のスプリットSUSYモデルを比較し、特にコライダーでのシグネチャーや長寿命グルーギノの可能性を検討する。
• ユニタリ変換を用いてゲージ基底とスーパーCKM基底の間の変換を行い、スフェルミオン質量行列の非対角項が物理的状態に与える影響を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超重いスカラーフェルミオンを伴うスプリット超対称性の枠組みにおいて、スフェルミオン質量行列の味混合が、弱いスケールで物理的スフェルミオン状態を生成できるか？
• RQ2 このような軽いスフェルミオンがもたらす素粒子物理学的効果は何か。特に希少過程や電気双極子モーメントの観点から説明せよ。
• RQ3 スフェルミオン系における極めて繊細な調整は、軽いヒッグスダブルットを実現するのと同程度の大きさと効果を持つのか？
• RQ4 LHCで軽いスフェルミオンが生成された場合に現れる実験的シグネチャーは何か。また、それらは従来のMSSMの予測とどのように異なるか？
• RQ5 LHCで軽いスフェルミオンが観測されない場合、超対称性の破れが味に依存しないことを示す条件は何か？

主な発見

• スフェルミオン質量行列における味混合と、εh ~ TeV²/M_SUSY²のオーダーの調整を組み合わせることで、弱いスケールで一般的に軽いスフェルミオン状態が生成される。
• 軽いスフェルミオンは、フレーバー変換対称性の破れを伴うニュートラルカレント（FCNC）を媒介し、電気双極子モーメント（EDM）に寄与するため、現在および将来の実験で観測可能である。
• コライダーで発見されるスフェルミオンの数は、完全なMSSMと比較して少ないが、それらの質量と結合定数は従来のMSSMの予測とは顕著に異なる。
• LHCでは、味対称性破れ型スプリットSUSYにおいてスフェルミオンが生成されると予想されるが、グルーギノが長寿命であるとは限らず、LHCがグルーギノ工場であるとは限らない。
• LHCで軽いスフェルミオンが観測されない場合、それは超対称性の破れが味に依存しないことを強く示唆する。なぜなら、軽いスフェルミオンは味対称性破れのシナリオにおいて一般に予測されるからである。
• フレーバー変換対称性破れ型スプリットSUSYモデルのパラメータ空間を制限するためには、FCNC、EDM、Higgs質量に関する既存の制約を包括的に分析する必要がある。