[論文レビュー] Exploring Non-Universal Gauge Mediation

Linda M. Carpenter|arXiv (Cornell University)|Dec 29, 2017

Quantum Mechanics and Applications被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、異なる超対称性破れセクターから生じるディラックおよびマヨラナゲージノーを組み合わせる一般化されたゲージメディエーション枠組みを提案し、非一様なゲージノー質量を可能にする。ディラックゲージノー、特に超ソフトおよび最小ゲージメディエーション型スカラー質量を持つモデルでは、『コライダー・セーフ』なスペクトルが得られ、スクォーク質量の制約が緩和され、複雑な崩壊チェーンを示し、LHC制約と整合する実現可能な圧縮スペクトルを提供する。

ABSTRACT

I explore the phenomenology and models of Gauge Mediation with a mixed spectrum of Dirac and Majorana gauginos. Scalar sfermion masses are generated using a mixture of Supersoft and Minimal Gauge Mediated communication mechanisms. I build simple models where Dirac and Majorana gauginos arise from distinct SUSY breaking sectors. I explore the phenomenology of the gauge mediated parameter space, identifying candidate NLSP's and possible mass hierarchies. The phenomenological focus is on 'collider safe' models where the gluino is Dirac. Within this model space I find a range of complex SUSY spectra and decay chains.

研究の動機と目的

• ディラックおよびマヨラナゲージノーを含む一般化された一般ゲージメディエーション（GGM）の形式的枠組みを構築し、最小または完全に超ソフトなモデルにとどまらないように拡張すること。
• ゲージノーがディラック型であるモデルの実験的性質を調査し、これはゲージノー対生成を抑制することで『コライダー・スーパー・セーフ』性を高め、スクォークの制約を緩和する。
• 非一様なゲージノー質量を伴う、圧縮された質量階層、複数のNLSP候補、および非標準的な崩壊チェーンを持つ実現可能な非標準モデルスペクトルを同定すること。
• ディラックおよびマヨラナゲージノーの超対称性破れセクターを分離するモデル構築の可能性を探ることで、より自然で簡潔な構成を可能にすること。
• 現在未調査領域であるGGMパラメータ空間、特に低質量スクォークおよびディラックゲージノーを伴う領域が、現在のLHC制約のもとでどの程度実現可能かを評価すること。

提案手法

• 隠れたU(1)ゲージ対称性を介した超ソフトメカニズムによってディラックゲージノーが生じるGGMフレームワークを構築し、一方でマヨラナゲージノーはSU(5)メッセンジャーを用いた最小ゲージメディエーションから生じる。
• 低エネルギー有効オペレーターを用いて、ディラックおよびマヨラナゲージノー状態の混合を記述し、6つの独立した質量パラメータ（各ゲージノーと各SMゲージ群のスカラー質量に対して1つ）を持つ一般スペクトルを可能にする。
• 一般ゲージメディエーションの定義を適用：SMゲージカップリングをゼロにしたとき、すべてのMSSM質量が消えることにより、モデルがGGMクラスに属することを保証する。
• 二重メッセンジャー構造を導入：一方のメッセンジャー群は隠れたU(1)に結合してディラック質量を生成し、他方のメッセンジャー群はSU(5)セクターに結合してマヨラナ質量を生成する。これにより、ゲージノー質量を独立して制御可能となる。
• ディラックゲージノーとマヨラナビノを含むベンチマークポイントに対して、崩壊チェーン、質量圧縮、コライダー・シグネチャを焦点に、素性分析を実施する。
• LHC制約を、ジェット＋欠落エネルギーの探索結果を用いて評価し、スクォーク対生成断面積の低減が質量制約の緩和に与える影響を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる超対称性破れセクターから生じるディラックおよびマヨラナゲージノーを含む一貫性のあるGGMモデルをどのように構築できるか？
• RQ2 非一様なゲージノー質量スペクトルにおいて、ディラックゲージノーがもたらす現象的影響は何か。特にコライダー・セーフネスおよび質量制約にどのような影響を与えるか？
• RQ3 混合ディラック／マヨラナゲージノー状態を持つモデルでは、どのようなスパーティクル崩壊チェーンとNLSP候補が出現するか。標準的なGGMや超ソフトモデルとはどのように異なるか？
• RQ4 現在のLHC探索が、ディラックゲージノーおよび圧縮された質量階層を示すスペクトルに対してどの程度感度を持つのか。特にスクォーク生成が抑制されている場合に限って。
• RQ5 ディラックゲージノーを伴うモデルにおいて、実現可能な低質量スクォーク状況は存在するのか。また、このようなフレームワークにおけるスクォークNLSPに課される制約は何か？

主な発見

• ディラックゲージノーを伴うモデルは、生成断面積の抑制により『コライダー・スーパー・セーフ』性を示し、LHCデータと矛盾しない範囲でゲージノー質量が数TeVまで可能である。
• 重いマヨラナゲージノーを持つモデルと比較して、スクォーク質量は顕著に軽くでき、スクォーク対生成断面積の低減により現在のLHC除外限界が緩和されている。
• ディラックゲージノーと圧縮スペクトルを併せ持つパラメータ空間では、ウィノ、スlepton、スクォークといった多様なNLSP候補が出現し、複雑で非標準的な崩壊チェーンを形成する。
• ディラックゲージノーとマヨラナビノを含むベンチマークポイントでは、ゲージノー質量が約2 TeVまで、スクォーク質量が500 GeV未満まで可能な実現可能なスペクトルが得られるが、後者の領域は長寿命粒子探索によって制約を受ける。
• ディラックゲージノーを持つモデルではスクォーク対生成断面積が抑制されるため、現在のジェット＋欠落エネルギー探索は直接適用できない可能性が高く、パラメータ空間の広い領域が未調査のまま残っている。
• 非一様なゲージノー、特にディラックゲージノーを伴うモデル空間は、現在ほとんど未調査であり、将来的なコライダーで新たなイベントトポロジーおよび発見チャネルの可能性を秘めている。