[論文レビュー] Nmsgut II: Pinning the Nmsgut@LHC

Charanjit S. Aulakh, Sumit K. Garg|arXiv (Cornell University)|Jul 7, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 15被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、R対称性保存型MSSMの実現とニュートリノ質量の妥当なシークエースメカニズムを達成するために、210⊕10⊕120⊕126⊕126̄ ヒッグス系を用いた最小限の超対称的SO(10) GUTモデルを提示する。ヤコビ係数、ワインバーグ項、およびd=5 R対称性破れ型の項の解析的表現を導出し、GUTスケールでの18個のフェルミオン質量・混合パラメータをフィットした結果、予想されるSUSYスペクトルはB破れ率が約10⁻²⁸ yr⁻¹に達するが、これは実験的限界をはるかに上回るため、モデルの妥当性を保つためにはさらなるモデルの洗練が必要であることを示唆している。

ABSTRACT

The supersymmetric SO(10) GUT based on the ${\bf{210\oplus 10\oplus 120\oplus 126\oplus {\bar {126}}}}$ Higgs system provides a minimal framework for the emergence of the R-parity exact MSSM at low energies and a viable supersymmetric seesaw explanation for the observed neutrino masses and mixing angles. We present formulae for MSSM decomposition of the superpotential invariants, tree level light charged fermion effective Yukawa couplings, Weinberg neutrino mass generation operator, and the $d=5,\Delta B=\Delta L eq 0$ effective superpotential in terms of GUT parameters. We use them to determine fits of the 18 available fermion mass-mixing data in terms of the superpotential parameters of the NMSGUT and SUGRY(NUHM) type soft supersymmetry breaking parameters ($\{m_{ ilde f},m_{1/2},A_0,M^2_{H,\bar H}\} $) specified at the MSSM one loop unification scale $M_X^0=10^{16.33} $ GeV. Our fits are compatible with electroweak symmetry breaking and Unification constraints and yield right-handed neutrino masses in the leptogenesis relevant range : $10^8-10^{13} $ GeV. Matching the SM data requires lowering the strange and down quark Yukawas in the MSSM via large $ an\beta$ driven threshold corrections and characteristic soft Susy breaking spectra. The Susy spectra have light pure Bino LSP, heavy exotic Higgs(inos) and large $ \mu,A_0,M_{H,\bar{H}}$ parameters $\sim 100$ TeV. Typically third generation sfermions are much \emph{heavier} than the first two generations. The smuon is often the lightest charged sfermion thus offering a Bino-CDM co-annihilation channel. The parameter sets obtained are used to calculate B violation rates which are found to be generically much faster($\sim 10^{-28}\, yr^{-1}$) than the current experimental limits. Improvements which may allow acceptable B violation rates are identified.

研究の動機と目的

• 低エネルギーでの自然なR対称性保存型MSSMの実現を達成する最小限の超対称的SO(10) GUTフレームワークを構築すること。
• 210⊕10⊕120⊕126⊕126̄ ヒッグス系を用いて、ニュートリノ質量と混合角の妥当なシークエースメカニズムを提供すること。
• GUTスケールパラメータの観点から、全セットのスーパーポテンシャル不変量および有効オペレーターを決定すること。
• GUTスーパーポテンシャルパラメータとSUGRY(NUHM)型のソフトSUSY破れパラメータを用いて、18個のフェルミオン質量および混合データポイントをフィットすること。
• 電弱対称性の破れ、統一、および陽子崩壊とB破れに関する現在の実験的制約の下でのモデルの妥当性を評価すること。

提案手法

• NMSGUTフレームワークにおけるスーパーポテンシャル不変量のMSSMへの分解の解析的公式を導出する。
• GUTスケールパラメータから、木レベルの軽い電荷を帯びたフェルミオンの有効ヤコビ係数を計算する。
• ワインバーグ項およびd=5、ΔB=ΔL≠0の有効スーパーポテンシャルをGUTスケールパラメータの観点から構築する。
• GUTスーパーポテンシャルパラメータとSUGRY(NUHM)型のソフトSUSY破れパラメータを用いて、1回の量子揺らぎスケールMX⁰ = 10¹⁶.³³ GeVにおける18個のフェルミオン質量および混合データのグローバルフィットを実施する。
• 電弱対称性の破れおよびゲージ結合定数の統一を満たすパラメータ集合を選別する。
• フィットされたモデルにおけるR対称性破れプロセス（B破れ）の率を計算し、実験的限界と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SO(10) GUTフレームワークにおける210⊕10⊕120⊕126⊕126̄ ヒッグス系は、R対称性を保存しつつ、観測されたフェルミオン質量と混合角を同時に再現可能か？
• RQ2 18個のフェルミオンデータポイントへの成功したフィットを達成するために、必要なGUTスケールスーパーポテンシャルおよびソフトSUSY破れパラメータの値は何か？
• RQ3 得られたSUSYスペクトルは、熱的レプトゲネシスに適した範囲（10⁸–10¹³ GeV）の右巻きニュートリノ質量を予測するか？
• RQ4 フィットされたモデルにおけるR対称性破れ型陽子崩壊プロセスの予測率は何か？ そして、現在の実験的限界と比較するとどうなるか？
• RQ5 どのモデルの改善が、フェルミオンデータへのフィットを維持したまま、B破れ率を許容可能な水準に抑えるのに有効か？

主な発見

• 本モデルは、最小限のGUTスケールスーパーポテンシャルパラメータとSUGRY(NUHM)型のソフトSUSY破れパラメータを用いて、18個の測定済みフェルミオン質量および混合角を成功裏に再現した。
• フィットされた右巻きニュートリノ質量は10⁸–10¹³ GeVの範囲に位置し、熱的レプトゲネシスの要件を満たす。
• ソフトSUSY破れパラメータは大きく、μ、A₀、およびMH,H̄ ~ 100 TeVであり、グルーギノ質量パラメータm₁/₂ ~ 100 TeVであることが判明した。
• 第一および第二世代のスフェルミオンは第三世代より軽く、スミューオンがしばしば最も軽い電荷を帯びたスフェルミオンである。
• 本モデルはR対称性破れ型B破れ率を約~10⁻²⁸ yr⁻¹のオーダーで予測しており、これは現在の実験的限界よりも数個のオーダー速い。
• 大きなB破れ率は、大きなソフトパラメータと特定のフラバー構造に起因しており、これらの率を許容可能な水準に抑えるためには、さらなる調整または新しい物理学の導入が必要であると示唆している。