[論文レビュー] R-symmetric Gauge Mediation and the MRSSM

Andrew E. Blechman|ArXiv.org|Mar 16, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 25被引用数 24

ひとこと要約

本稿では、危険なフレーバー変換型中性荷電現在を抑制するため、A項とメジャノアゲージノ質量を抑制するU(1)R対称性を課すR対称ゲージ媒介（RGM）を提案する。MRSSM（最小R対称超対称標準模型）を実現するメカニズムとしてのRGMの有効性を示し、軽いチャリノと複雑なヒッグス系を有するフレーバー保存的スケーリングを実現する。これにより、LHCにおける長寿命チャリノやトップクォーク崩壊からの特徴的な光子最終状態といった新規の衝突実験信号が得られる。

ABSTRACT

This is an invited summary of a seminar talk given at various institutions in the United States and Canada. After a brief introduction, a review of the minimal R-symmetric supersymmetric standard model is given, and the benefits to the flavor sector are discussed. R-symmetric gauge mediation is an attempt to realize this model using metastable supersymmetry breaking techniques. Sample low energy spectra are presented and tuning is discussed. Various other phenomenological results are summarized.

研究の動機と目的

• R対称性をR対称性よりも強く設定し、危険なフレーバー変換型演算子を禁止することで、超対称フレーバーのパズルに対処すること。
• メタ安定なSUSY破れを動的に実現するMRSSMを実現するための実用的メカニズム「R対称ゲージ媒介」を構築すること。
• 特に電弱対称性の破れ、ヒッグス物理学、衝突実験シグネチャの文脈において、MRSSMの臨界的妥当性を検討すること。
• 長寿命チャリノや2光子最終状態といった、新規で特徴的な衝突実験シグネチャを同定すること。
• モデルにおけるチューニングの程度と、低エネルギーにおけるフレーバー変換型物理の安定化に寄与するランダウ極限の役割を評価すること。

提案手法

• ゲージノとスキュークォークがR荷電+1、ヒッグス場がR荷電0となるU(1)R対称性を導入し、これによりメジャノアゲージノ質量とA項が禁止される。
• ディラックゲージノ質量を生成し、標準的なμ項をμuとμd項に置き換えるために、チャリオナルアドジョイント場（例：R場）を導入する。
• Nmessメッセンジャーパairを用いたゲージ媒介により、SUSY破れをビジブルセクターに伝達し、最小限のチューニングでソフト質量を生成する。
• 有効場理論を用いて低エネルギースケーリングを分析し、ΔF=2過程（例：K-¯K混合）からの制約に注目。A項の不在とディラックゲージノ構造により、抑制が生じる。
• チャリノ／ニュートラリノ質量行列とストップ対崩壊チェーンにおけるシングルトップ生成の詳細な分析を通じて、衝突実験の性質を評価する。
• ヒッグス系を2つのハイパーマルチプレット（Hu,Ru）と（Hd,Rd）からなる24場の系として扱い、超ソフト極限におけるD項が消えることを考慮する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R対称性よりも強いU(1)R対称性は、小さなA項やスクォーク質量の縮退を仮定しなくても、フレーバー変換型中性荷電現在を抑制できるか？
• RQ2 R対称ゲージ媒介は、複雑なヒッグス系を有するMRSSMにおいて、実用的でチューニングの少ないスケーリングを生成できるか？
• RQ3 R対称性を有するMRSSMにおいて、電弱対称性の破れとヒッグス質量スペクトルにどのような影響を与えるか？
• RQ4 R対称ゲージ媒介下のMRSSMにおいて、特に長寿命チャリノや2光子最終状態といった特徴的な衝突実験シグネチャはどのようなものか？
• RQ5 特にtanβが大きい領域において、チャリノとニュートラリノの質量スペクトルはMSSMとどのように異なるか？

主な発見

• R対称モデルにおけるA項の不在とメジャノアゲージノ質量の禁止により、K-¯K混合のようなΔF=2過程がMSSMと比較して追加の(Mq/M~g)²因子で抑制され、フレーバー不変性を保ったまま大きなスクォーク混合角を許容できる。
• フレーバー制約を回避するため、グルーギノは重く（≳ 1 TeV）必要であり、一方で電弱ゲージノのアドジョイント（例：ウィノ）はLHCで生成可能になるほど軽くできる。
• 多くのパラメータ空間において、チャリノは次に軽い超対称粒子（NLSP）となり、高次のtanβ領域ではニュートラリノからの質量分裂が30 GeVに達する一方、MSSMでは約3 GeVの分裂に留まる。
• ニュートリノ質量が100 eVを超える場合、チャリノは検出器外で崩壊し、帯電粒子の軌跡を残す。これはLHCにおいて極めて特徴的なシグネチャとなる。
• ニュートリノが光子とグリビトンに崩壊する場合、ストップ対崩壊チェーンにおけるシングルトップ生成は、LSPがバイノに近い場合、ほぼバックグラウンドのない2つの高エネルギー光子最終状態を生成する。
• ヒッグス系は2つのハイパーマルチプレットからなる24場を有し、超ソフト極限ではD項が消えるため、電弱対称性の破れは非自明であり、スカラーポテンシャルの詳細な解析が不可欠となる。