[論文レビュー] Phases and CP Violation in SUSY

Tarek Ibrahim, Pran Nath|ArXiv.org|Oct 17, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 17被引用数 24

ひとこと要約

この論文は、超対称理論におけるCP対称性の破れを、文字通りの物理的起源、すなわち弦のコンactificationや自発的SUSY破れの探査手段として調査している。非一様なスローブレーキングパラメータがEDMスケーリングを破り、ミュオンEDMを1〜2桁程度増幅させることを示しており、これは次世代実験（例えば、BNLで計画されている測定）で検出可能である可能性を示している。

ABSTRACT

We discuss CP violation in supersymmetric theories and show that CP phenomena can act as a probe of their origins, i.e., compactification and spontaneous supersymmetry breaking. CP violation as a probe of the flavor structure of supersymmetric theories is also discussed. A brief overview is given of several low energy phenomena where CP phases can produce new effects. These include important CP effects in processes involving sparticles and CP mixing effects in the neutral Higgs boson system. We also discuss the possibility of violations of scaling in the electric dipole moments (EDMs) due to the presence of nonuniversalities and show that with inclusion of nonuniversalities the muon EDM could be up to 1-2 orders of magnitude larger than implied by scaling and within reach of the next generation of experiments. Thus the EDMs are an important probe of the flavor structure of supersymmetric theories.

研究の動機と目的

• 超対称理論におけるCP対称性の破れが、フレーバー構造およびSUSY破れの起源を明らかにする方法を探ること。
• CP位相が低エネルギー現象（スパーティクル質量、ヒッグス混合、フレーバー変換過程など）に与える影響を分析すること。
• 非一様なスローブレーキングパラメータがEDMスケーリングを破り、ミュオンEDMを増幅させる役割を調査すること。
• 将来の実験（例えば、BNLでのミュオンEDM探索）がSUSYモデルにおけるCP対称性の破れ位相にどれほど感度を持つのかを評価すること。

提案手法

• CP-奇数位相を含むスローブレーキング項、特に三重項A項およびゲージノ質量を用いてMSSMにおけるCP対称性の破れを分析する。
• ユニタリティトライアングルの制約とCKM行列の関係を適用し、CP対称性の破れをクォーク混合およびB中間子の崩壊と結びつける。
• 複素位相を伴うチャージリン、ニュートラリノ、スフェルミオンのループ的寄与を用いて電気双極子モーメント（EDM）を評価する。
• 非一様なスルーフェルミオン質量を、三重項スローブレーキングカップリングから導出し、EDMスケーリングを破り、より大きなミュオンEDMを可能にする。
• SUSYにおける放射修正および非再正規化定理を用いて、強いCPパラメータθ̄を保護し、それが小さいまま保たれることを保証する。
• 左対称モデルやPeccei-Quinnメカニズムといった理論的枠組みを適用し、強いCP対称性の破れを抑制する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スローブレーキング項におけるCP対称性の破れ位相が、スパーティクル質量やヒッグス混合といった低エネルギー観測量に与える影響は何か？
• RQ2 MSSMにおけるCP対称性の破れは、b→sγやBs,d→μ+μ−といった過程を通じてどの程度探査可能か？
• RQ3 非一様なスルーフェルミオン質量は、標準的なEDMスケーリング関係dμ/dₑ ≈ mμ/me を破る可能性があるか？
• RQ4 非一様なスローブレーキングパラメータを持つモデルにおけるミュオンEDMの大きさは何か？また、それは近い将来の実験で検出可能か？
• RQ5 MSSMにおけるCP位相は、弦コンパクト化および自発的SUSY破れにおけるCP対称性の破れの起源とどのように関係するか？

主な発見

• 非一様なスローブレーキングパラメータは、EDMスケーリング関係を1〜2桁程度超えてミュオンEDMを増幅させ、BNL実験の感度（約10−24 ecm）に達する可能性がある。
• ミュオンの異常磁気モーメントaμSUSYはCP位相に強く依存しており、aμSUSY ≥ 10−10 であれば制約が顕著になる。
• CP位相が存在する場合、ニュートラリノ-スミューオンの交換寄与がチャージリン-スネーターの寄与を上回り、通常の階層関係が破れる。
• 電子EDMの上限（de < 4.3×10−27 ecm）は、スケーリングされたミュオンEDMが約10−25 ecmであることを示し、EDMスケーリングが破られない限り、BNLの感度閾値を下回る。
• 複素三重項カップリングから生じるスルーフェルミオンの非一様性を持つモデルは、ミュオンEDMを10−24 ecm以上に生成可能であり、次世代実験の範囲内にある。
• 低エネルギーにおけるSUSY現象（ヒッグス混合、フレーバー変換過程など）におけるCP対称性の破れは、自発的SUSY破れの性質を理解するための窓口を提供する。