[論文レビュー] Phenomenological study of the interactions violating the R-parity symmetry in the supersymmetric theories

G. Moreau|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2000

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 9

ひとこと要約

本研究は、将来のレプトンおよびハドロン衝突機におけるスーパーパartナーの単一生成を焦点として、超対称理論におけるR対称性破れ相互作用を現象論的に調査する。この研究では、こうした過程が、R対称性破れ結合定数の制限に対する感度を1〜2桁向上させるとともに、超対称系におけるCP対称性の破れを直接的に探る手がかりを提供することを示している。特に、トップ-チアムクォーク対生成において、複素位相の直接測定が可能となり、超対称系におけるCP対称性の破れを観測する道筋が示唆される。

ABSTRACT

The supersymmetric extension of the Standard Model can contain interactions violating the so-called R-parity symmetry. Such couplings would lead to the lepton and/or baryon number violation and modify deeply the phenomenology of supersymmetry at future particle colliders. We have worked out tests of the R-parity violating interactions. First, we have studied clear signals of the single production of supersymmetric partners of the Standard Model particles, which involves the R-parity violating interactions, in the context of physics at next leptonic and hadronic colliders. The results show that strong sensitivities could be obtained on the soft supersymmetry breaking parameters and indicate the possibility of an improvement of one to two order of magnitude concerning the present indirect limits on the values of several R-parity violating coupling constants. Besides, it has been verified that the single superpartner production analysis offers the opportunity to reconstruct in a model independent way some superpartner masses with an high accuracy. Secondly, we have studied CP symmetry violation effects, due to the complex phases of R-parity violating coupling constants, in the pair production of either fermions or sfermions of different flavors at future leptonic colliders. We have seen notably that the single top quark production allows to test the CP violation in the hadronic sector. The main conclusion of these works is that complex phases of certain R-parity violating coupling constants could be observed, and in particular within a scenario where those couplings would exhibit a strong hierarchy in flavor space.

研究の動機と目的

• 将来のレプトンおよびハドロン衝突機における超対称理論のR対称性破れ相互作用の現象論的シグネチャを調査すること。
• R対称性破れ結合定数を介した単一スーパーパrtナー生成の検出可能性を評価すること。
• 既存の間接的制限を超えて、将来の衝突機がR対称性破れ結合定数に対して達成できる感度の限界を検討すること。
• フェルミオンおよびスフェルミオン対生成におけるCP対称性破れ非対称性を通じて、R対称性破れ結合定数の複素位相を測定できる可能性を検討すること。
• 単一生成イベントを用いたスーパーパrtナー質量の独立的再構築が、理論的仮定に依存せずに可能であることを示すこと。

提案手法

• e+e−およびハドロン衝突機環境下でのR対称性破れ結合定数を介した単一スーパーパrtナー生成断面積の解析的および数値的計算。
• 有効場理論的手法を用いてR対称性破れ相互作用をモデル化し、特にλ′ijk結合定数とその現象論的意味に焦点を当てる。
• 高精度なスーパーパrtナー質量抽出を目的とした運動量再構築技術の実装。
• R対称性破れ結合定数が誘導するフレーバー変換型中性荷電現在（FCNC）およびCP対称性破れ非対称性の計算。
• 有効ラグランジュアンフレームワークの理論的一致性を保証するためのユニタリティおよび正規化群手法の適用。
• モンテカルロシミュレーションおよびイベント再構築アルゴリズムを用いた、三レプトンおよび二レプトン最終状態を含む衝突シグネチャのモデル化。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 将来のe+e−およびハドロン衝突機において、R対称性破れ結合定数を介した単一スーパーパrtナー生成が観測可能か。
• RQ2 単一生成イベントを用いた場合、基礎となる理論的モデルに依存せずにスーパーパrtナー質量をどの程度正確に再構築できるか。
• RQ3 将来の衝突機がR対称性破れ結合定数に対して達成できる感度の限界は、現在の間接的制限と比べてどの程度か。
• RQ4 フェルミオンおよびスフェルミオン対生成におけるCP対称性破れ非対称性は、R対称性破れ結合定数の複素位相を直接探査できるか。
• RQ5 R対称性破れ結合定数は、トップ-チアムクォーク対生成にどのような影響を及ぼし、このチャンネルがハドロン系におけるCP対称性破れを探査可能か。

主な発見

• R対称性破れ結合定数を介した単一スーパーパrtナー生成は、将来のレプトンおよびハドロン衝突機におけるこれらの相互作用の直接的かつクリアなシグネチャを提供する。
• 本研究では、現在の間接的制限と比較して、衝突機によるR対称性破れ結合定数への感度が1〜2桁向上することが示された。
• 単一生成イベントを用いることで、基礎となる理論的モデルに依存せずに、スーパーパrtナー質量を高精度に再構築できる。
• フェルミオンおよびスフェルミオン対生成におけるCP対称性破れ非対称性は、R対称性破れ結合定数の複素位相を直接探査する手段を提供する。
• トップ-チアムクォーク対最終状態は、特にフレーバー階層が顕著な場合、R対称性破れ系におけるCP対称性破れに対して特に感受性が強い。
• 本分析により、大きなフレーバー構造を持つR対称性破れ結合定数は、観測可能なCP非対称性を引き起こすことが確認され、超対称系の超ポテンシャルにおける複素位相への直接的な実験的アクセスが可能になることが示された。