[論文レビュー] Ineffective Supersymmetry: Electroweak Symmetry Breaking from Extra Dimensions

Neal Weiner|ArXiv.org|Jun 1, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 25被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、大規模な追加次元と5次元超対称性を有するモデルにおける電弱対称性の spontaneouslyな破れ（EWSB）のメカニズムを提案する。ヒッグス質量は、超対称性の破れとヤクビ相互作用の分離によるUV感度の低下によって有限のまま保たれる。主な結果は、微調整を低減する計算可能な有限なヒッグススフィア質量であり、高次元オペレーターの抑制により、重いヒッグスが精度の高い電弱測定で軽いヒッグスのように見えることである。

ABSTRACT

Recently, a mechanism for electroweak symmetry breaking (EWSB) was discussed, in which the scale of EWSB is set by the scale of an additional dimension R ~ Tev^-1. The mechanism involves supersymmetry, but broken in such a fashion that high (four-dimensional) momentum loops are cut off by the finite size of the radius. In a Kaluza-Klein decomposition, a hard cutoff seems to give a strong cutoff dependence, while summing the entire tower is not only cutoff insensitive, but actually finite. Such behavior is easily understood in a formulation that respects five-dimensional locality. Finally, we note that certain models of this type naturally give operators which can ``fake'' the presence of a light Higgs in precision electroweak observables.

研究の動機と目的

• 大規模な追加次元を有する理論における階層問題を、電弱対称性の破れのメカニズムを提供することで解決すること。
• そうでなければ弱いスケールを説明できない、大規模な追加次元モデルにおける自然なEWSBメカニズムの欠如を解消すること。
• 局所化されたまたはスカーフ・シュバルツによる超対称性の破れを伴う5次元超対称性が、有限なヒッグススフィア質量をもたらし、微調整を低減することを示すこと。
• 素粒子的性質の結果、特に超パートナーマスとヒッグスボソンの性質についての探求。

提案手法

• サイズ R⁻¹ ~ TeV の第五次元を導入し、ゲージ場および物質場が両方ともその中を伝播することを仮定する。
• ヤクビカップリングを「ヤクビブレーン」に局在化させ、超対称性の破れを別個の「超対称性破れブレーン」にまたはスカーフ・シュバルツ機構を用いて局在化させる。
• カルツァ＝クラインモード展開を用いて5次元理論を無限個の4次元状態の塔として記述し、コンパクト化された次元における運動量によって質量スペクトルを決定する。
• 高運動量のループが同時にヤクビ相互作用と超対称性破れセクターを調べることができないという事実を活用し、ヒッグススフィア質量のUV有限性を導出する。
• シングレット場 S を含む次に最小限の超ポテンシャルを導入し、S のスフィア質量がRG遷移によって負に駆動されることでμ項を生成する。
• 体積因子 (1/2πR) を用いて危険な非改悪オペレーターを抑制し、ヒッグスポータルオペレーターと比較して自然に支配的でないものとする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大規模な追加次元モデルにおいて、微調整を伴わず自然に電弱対称性の破れを実現できるか？
• RQ2 分離されたヤクビおよび超対称性破れセクターを有する5次元超対称性が、有限なヒッグススフィア質量をどのようにもたらすか？
• RQ3 このようなモデルの素粒子的性質の兆候は何か、特に超パートナーマスとヒッグスボソンの性質に関して。
• RQ4 危険な非改悪オペレーターの抑制により、重いヒッグスボソンが精度の高い電弱観測量で軽いヒッグスに見立てられる可能性はあるか？
• RQ5 追加次元の体積が、危険なフレーバー変換および精度の高い電弱オペレーターを抑制する役割を果たすか？

主な発見

• ヤクビ相互作用と超対称性破れ相互作用の運動量空間における分離により、UVでヒッグススフィア質量が有限となり、微調整の必要がなくなる。
• 超パートナーマスがTeVスケールにあっても、計算可能な有限なヒッグス質量を持つ自然な電弱対称性の破れを実現する。
• ヒッグスノは次に軽い超対称粒子（NLSP）となり、局所化された超対称性破れでは重力レプトンがLSPとなる。この構成により、グルーギノの崩壊による新しいヒッグス生成メカニズムが可能になる。
• M_H > 140 GeV の重いヒッグスボソンは、1/(2πR) の因子による抑制により、精度の高い電弱測定で軽いヒッグスに見立てられる。
• ゲージ場およびヒッグス場のみを含むオペレーターは抑制されず、4次元のゲージカップリングを正しく再現する。これにより、重いヒッグスを有するにもかかわらず、精度の高い電弱テストを通過できる。
• シングレット場 S のスフィア質量がRGフローによって負に駆動されることにより、μ項を自然に生成するメカニズムを提供する。これにより、基本的なμパラメータの必要性を回避できる。