[論文レビュー] Flavorful Supersymmetry

Yasunori Nomura, Michele Papucci+1 more|University of North Texas Digital Library (University of North Texas)|Dec 13, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、クォーカーおよびレプトンのヤクビ・カップリングを抑制する同じ物理が、フレーバー違反的スレーター対称性破れパラメータの抑制にも寄与するという「フレーバーフルな超対称性」の枠組みを提案する。高スケールのオペレーターを通じてフレーバー構造と超対称性破れを結びつけることで、自然にFCNCとCP対称性の破れが抑制され、実験的制約を回避できる広いパラメータ領域が得られる。このモデルは、LHCにおいて長寿命の荷電 sleptonsや、NLSPからの崩壊によって生じるモノクロマチックな電子またはミューオンといった特徴的なシグネチャーを予測しており、これはこのメカニズムの決定的証拠（スモーキング・ガン）となる可能性がある。

ABSTRACT

Weak scale supersymmetry provides elegant solutions to many of the problems of the standard model, but it also generically gives rise to excessive flavor and CP violation. We show that if the mechanism that suppresses the Yukawa couplings also suppresses flavor changing interactions in the supersymmetry breaking parameters, essentially all the low energy flavor and CP constraints can be satisfied. The standard assumption of flavor universality in the supersymmetry breaking sector is not necessary. We study signatures of this framework at the LHC. The mass splitting among different generations of squarks and sleptons can be much larger than in conventional scenarios, and even the mass ordering can be changed. We find that there is a plausible scenario in which the NLSP is a long-lived right-handed selectron or smuon decaying into the LSP gravitino. This leads to the spectacular signature of monochromatic electrons or muons in a stopper detector, providing strong evidence for the framework.

研究の動機と目的

• 弱スケール超対称性における深刻なフレーバーおよびCP問題に対処すること。一般的なソフト項は過剰なFCNCやCP対称性の破れを引き起こす。
• 同じダイナミクスがヤクビ・カップリングを抑制するのと同時に、フレーバー違反的ソフト質量を抑制するメカニズムを提案し、明示的なフレーバー一様性の必要性を回避すること。
• 直感的な期待とは対照的に、現在の実験的制約のもとで、パラメータ空間の広い領域が健在可能であることを示すこと。
• 特に重力レプトンがLSPで、右回転スレプトンがNLSPである状況において、LHCにおける特徴的なコライダー・シグネチャーを同定すること。
• 超パートナーマスにおけるフレーバー構造が、スレプトン生成および崩壊の精密測定を通じて探査可能となる枠組みを提供すること。

提案手法

• クォークおよびレプトン質量の原因となる物理（ゲージ以外の相互作用の抑制を示唆）が、$M_*$ スケール（$M_* \gtrsim M_U \approx 10^{16}$ GeV）でソフト項の破れを抑制することを仮定する。
• チャイナルスレーブ・スーパーフィールド $X$ の$F$-項期待値を用いて、ソフト項破れのラグランジアンを抑制されたオペレーターでモデル化する。ここで、抑制係数 $\epsilon_{\Phi}$, $\epsilon_{H_u}$, $\epsilon_{H_d}$ がソフト項の大きさを制御する。
• トリリニア・ソフト項を生成するスーパーポテンシャルカップリング $\zeta_u$, $\zeta_d$, $\zeta_e$ が抑制されていると仮定し、フレーバー違反的寄与を低減する。
• 弱スケールまで$M_*$からのランゲル・グローバルな発展を用いて、ゲージノ質量からスクアーキューやスレプトン質量へのフレーバー一様寄与を生成する。
• 超パートナーパターンの結果を分析し、特に右回転スレプトン間の質量スプリングと、重力レプトンが最軽いスレーター粒子（LSP）としての役割を焦点に当てる。
• NLSPが重力レプトンに崩壊する場合を考慮し、LHCシグネチャーを評価する。特に、長寿命の荷電スレプトンと、フレーバー違反的崩壊からのモノクロマチックな最終状態に注目する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 同じメカニズムがクォークおよびレプトンのヤクビ・カップリングを抑制するのと同時に、超対称性破れにおけるフレーバー違反的ソフト項をも抑制できるか？
• RQ2 現在のフレーバー変換およびCP対称性の破れに関する実験的制約のもとで、どの程度のパラメータ領域が健在可能か？
• RQ3 重力レプトンがLSPである場合、この枠組みでどのような特徴的なコライダー・シグネチャーが生じるか？
• RQ4 右回転スレプトン間の質量スプリングは従来のシナリオとどのように異なるか？また、それらの検出に与える影響は？
• RQ5 LHCや線形衝突加速器でのスレプトン生成および崩壊の精密測定により、超パートナーマスのフレーバー構造を探査可能か？

主な発見

• Yukawaカップリングを制御する同じ抑制メカニズムがフレーバー違反的ソフト項をも抑制するため、パラメータ空間の広い領域が健在可能であり、微調整や明示的なフレーバー一様性の必要性を回避できる。
• モデルは右回転スレプトン間で顕著な質量スプリングを予測し、最も軽いものが、ソフト項のフレーバー構造に応じて $\tilde{e}_R$, $\tilde{\mu}_R$, または $\tilde{\tau}_R$ になり得る。
• 最も軽い右回転スレプトンがNLSPであり、重力レプトンに崩壊する場合、その寿命は100秒を超える可能性があり、LHCで崩壊チェーンの完全な再構成が可能になる。
• モデルは、NLSPのフレーバー違反的崩壊に起因するモノクロマチックな電子またはミューオンの顕著なシグネチャーをもたらし、これは決定的な証拠（スモーキング・ガン）となる。
• 重力レプトン質量は通常 $m_{3/2} \sim 10^{-2}$ から $10^{-3}$ 倍の典型的な超パートナーマスであり、重力レプトンがTeVスケールよりはるかに低い質量でLSPであることは妥当である。
• 特に長寿命の荷電粒子を含むトポロジーにおけるスレプトン生成および崩壊の精密測定により、超パートナーマスのフレーバー構造を探査可能であり、これはフレーバーの起源を直接覗き込む窓を提供する。