[論文レビュー] Moduli stabilization and the pattern of soft SUSY breaking terms

Kiwoon Choi|ArXiv.org|Nov 14, 2005

Logic, programming, and type systems被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、弦コンpactificationにおけるモジュライ安定化が4次元有効超対称理論におけるスピン1/2対称性破壊項のパターンに与える影響を調査し、摂動的ケーラー補正がモジュライ媒介支配を引き起こす一方、非摂動的スーパーポテンシャル効果が混合モジュライ・アノマリー媒介状況を誘導することを示している。主な結果は、階層的なミラージ・メッセンジャースケールが得られ、これはmSUGRA、ゲージ媒介、または純粋なアノマリー媒介とは根本的に異なる超粒子スペクトルをもたらす。

ABSTRACT

In string compactification preserving N=1 SUSY, moduli fields are plausible candidates for the messenger of SUSY breaking at low energy scales. In a scenario that moduli-mediated SUSY breaking is significant, the pattern of soft SUSY breaking terms depends crucially on how the light moduli with mass m \lesssim O(8π^2 m_{3/2}) are stabilized. We discuss the correspondence between the pattern of soft terms and the stabilization mechanism of light moduli within the framework of 4D effective supergravity which is generalized to include a SUSY-breaking uplifting potential which might be necessary to get the phenomenologically viable de-Sitter (or Minkowski) vacuum. In some special case, light moduli can be stabilized by controllably small perturbative corrections to the Kähler potential, yielding the soft terms dominated by the moduli-mediated contribution. In more generic situation, light moduli are stabilized by non-perturbative effects encoded in the superpotential and a quite different pattern of soft terms emerges: the anomaly-mediated soft terms become comparable to the moduli-mediated ones. Such mixed moduli-anomaly mediated soft terms lead to low energy superparticle masses qualitatively different from those of other mediation models such as mSUGRA scenario, gauge-mediation, and anomaly-mediation.

研究の動機と目的

• 軽いモジュライ場の安定化メカニズムが4次元有効超対称理論におけるスピン1/2対称性破壊項のパターンに与える影響を理解すること。
• 弦コンpactificationにおけるスピン1/2対称性破壊項に、モジュライ媒介またはアノマリー媒介寄与が支配的になる条件を特定すること。
• KKLT構成におけるアプリーフィングポテンシャルが、物理的に妥当なデ de-Sitter やミンコフスキー真空におけるモジュライ安定化とスピン1/2対称性破壊項生成に与える影響を調査すること。
• 軽いモジュライと混合媒介を持つモデルにおいて、フレーバーやCP対称性の破れを自然に回避できるかを検討すること。
• アノマリー媒介とモジュライ媒介の比と、低エネルギーにおける超粒子質量スペクトルとの対応関係を確立すること。

提案手法

• de-Sitter やミンコフスキー真空解を得るための必須である、超対称性破壊を伴うアップリーフィングポテンシャルを含む4次元有効超対称理論フレームワークを定式化する。
• ケーラー補正の摂動的補正によるモジュライ安定化を分析し、$ m_T \lesssim 8\pi^2 m_{3/2} $ を満たす軽いモジュライを安定化させ、支配的モジュライ媒介スピン1/2対称性破壊項を導く。
• 非摂動的スーパーポテンシャル効果（例：ゲージノコンデンゲーション）による軽いモジュライの安定化を検討し、モジュライとアノマリー媒介の寄与が同等になることを示す。
• 補助成分 $ F^i $ を含む超対称理論ラグランジュアンを用いてスピン1/2対称性破壊項を導出し、重力レンズ補正による高エネルギーからTeVスケールへの走査により $ m_{\text{soft}} $、$ A $-項、ゲージノ質量を計算する。
• 混合媒介の有効スケールを記述するミラージ・メッセンサースケール $ M_{\text{mirage}} = (m_{3/2}/M_{\text{Pl}})^{\alpha/2} M_{\text{GUT}} $ を導入し、RG走査による質量スプリングをキャンセルする。
• 走査された異常次元 $ \gamma_I(\mu) $、ゲージカップリング $ g_a(\mu) $、ハイパー荷電 $ Y_I $ を用いて、$ M_{\text{GUT}} $ からTeVスケールへのスピン1/2質量の完全な走査を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 摂動的ケーラー補正による軽いモジュライの安定化が、スピン1/2対称性破壊項の階層的構造にどのように影響するか？
• RQ2 ゲージノコンデンゲーションなどの非摂動的スーパーポテンシャル効果によって軽いモジュライが安定化された場合、スピン1/2対称性破壊項のパターンはいかなるものか？
• RQ3 アノマリー媒介寄与とモジュライ媒介寄与の比が、低エネルギーにおける超粒子質量スペクトルにどのように影響するか？
• RQ4 軽いモジュライと混合媒介の存在下で、得られたスピン1/2対称性破壊項がフレーバーやCP対称性を自然に保つことができるか？
• RQ5 ミラージ・メッセンサースケールが、混合モジュライ・アノマリー媒介と純粋なモジュライ媒介を結ぶ物理的意味は何か？

主な発見

• ケーラー補正の摂動的補正によって軽いモジュライが安定化される場合、スピン1/2対称性破壊項はモジュライ媒介に支配され、アノマリー媒介寄与は無視できるほど小さい。
• 一般的な非摂動的スーパーポテンシャルによる安定化では、アノマリー媒介とモジュライ媒介の寄与が同等になり、混合媒介状況が生じる。
• 混合モジュライ・アノマリー媒介状況は、有効ミラージ・メッセンサースケール $ M_{\text{mirage}} = (m_{3/2}/M_{\text{Pl}})^{\alpha/2} M_{\text{GUT}} $ で記述可能であり、ここで $ \alpha $ は二つの寄与の相対的強度を制御する。
• $ \alpha = 2 $ の場合、ミラージスケールはTeVスケールでゲージノとスフェルミオン質量がほぼ縮退するように働き、RG走査による質量スプリングをキャンセルする。
• 得られる超粒子質量スペクトルは、mSUGRA、ゲージ媒介、または純粋なアノマリー媒介とは根本的に異なり、特に第3世代クォークおよびレプトンの超粒子質量において顕著な差異を示す。
• 物質場がユニバーサルなモジュラー重みを持つ場合、および $ F^i $ と $ F^C $ 間の相対的CP位相がaxion再定義によって消去可能な場合、フレーバーやCP対称性の破れは自然に回避される。