[論文レビュー] Remodeling the Pentagon After the Events of 2/23/06

T. Banks|ArXiv.org|Jun 29, 2006

Child and Adolescent Health参考文献 8被引用数 31

ひとこと要約

本稿は、イントリリゲイター、セイバーグ、シーフが提唱したメタ安定なSUSY破れ機構を用いた5フラバー$SU(5)$ペントアクウォン理論において、簡略化された宇宙論的SUSY破れモデルを提案する。元来の複雑なペンタゴンモデルに代わり、単一のスカラー場$S$を導入することで、問題視される低エネルギーのaxionを排除し、自発的に対称性が破れたペントバリオン数の擬スジールドボソンとしての、1 eVの妥当なダークマター候補を提示する。このボソンは、フレーバー変換型崩壊によって生成される。

ABSTRACT

The meta-stable SUSY breaking mechanism of Intriligator Seiberg and Shih can be used to simplify the Pentagon model of TeV scale physics. The simplified model has only a single scalar field and no troublesome low energy axion. One significant signature is $l^+ l^- X$ plus missing energy, where $X$ might be the two photons of gauge mediated models, but is likely to be different. There is a new strongly interacting sector with a scale around 1.5 TeV. The penta-hadrons of this sector have masses of order 6 TeV or more. Dark matter is probably the pseudo-goldstone boson of spontaneously broken penta-baryon number. This can be a viable dark matter candidate if an appropriate asymmetry in penta-baryon number is generated in the early universe. The pseudo-Goldstone particle has a mass of $\sim 1$ eV and is produced predominantly in flavor changing charged current decays of ordinary particles. The model solves the flavor problems of SUSY, but has two low energy CP violating phases, whose value is strongly constrained by experiment.

研究の動機と目的

• 元のペンタゴンモデルにおけるフレーバー問題とaxion問題を解決すること。
• 複数のシングレットを単一のスカラー場$S$（離散的R荷重2）に置き換えることでモデルを簡略化すること。
• 自発的に対称性が破れたペントバリオン数の擬スジールドボソンから、妥当なダークマター候補を構築すること。
• 次元6レベルでの危険なFCNCおよび陽子崩壊を回避すること。
• 精密電弱制約およびLHCの素粒子物理学的特徴と整合するかを評価すること。

提案手法

• イントリリゲイター、セイバーグ、シーフが提唱した$N_F = N_C = 5$の$SU(5)$超QCDにおけるメタ安定SUSY破れ真空を用いる。
• R荷重2の単一のスカラー場$S$を導入し、超ポテンシャル$W_S = g_S S P^A_i \tilde{P}^j_A Y^i_j + g_\mu S H_u H_d + g_T S^3$により結合する。
• 標準模型のゲージ群をペンタゴンの$SU(5)$フレーバー対称性に埋め込み、適切なゲージカップリングの統一を保証する。
• 重力レプトン質量$m_{3/2} \sim \lambda^{1/4}$が$m_{ISS}$を固定し、宇宙定数とSUSY破れスケールを関連付けると仮定する。
• 離散的R対称性の破れに依存して$\mu$項を生成し、宇宙定数を安定化させる。
• ISS機構を用いて、$F \sim m_{ISS} \Lambda_5$となる計算可能なメタ安定真空を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ISSのメタ安定SUSY破れ機構を用いて、元のペンタゴンモデルを簡略化するが、再びaxion問題を引き起こさないか？
• RQ2 R荷重2の単一のスカラー場$S$は、$\mu$項とゲージノーマスを生成しつつ、ゲージカップリングの統一を保つのに十分か？
• RQ3 ペントバリオン数の対称性が破れた擬スジールドボソンが、観測可能なフレーバー変換型崩壊を伴い、1 eVの妥当なダークマター候補として機能できるか？
• RQ4 LHCにおけるこのモデルの物性的特徴は何か、特に$l^+l^-X$ + 遺失エネルギー終状態において？
• RQ5 このモデルは、次元6レベルでの危険なフレーバー変換型中性荷電現在および陽子崩壊をどのように回避するか？

主な発見

• 複雑なシングレット系を単一のR荷重付きスカラー場$S$に置き換えることで、問題視される低エネルギーQCD axionを排除し、axion質量と微調整問題を解決した。
• ダークマターは、自発的に対称性が破れたペントバリオン数の擬スジールドボソンとして特定され、質量は約1 eVである。
• ダークマターは、通常の粒子のフレーバー変換型電荷現在崩壊により主に生成され、強い結合効果によって分岐比が増幅されるが、依然として小さい。
• このモデルは、LHCにおける特徴的なシグネチャを予測する：$l^+l^-X$ + 遺失エネルギー、ここで$X$は標準的ゲージ媒介の2光子終状態とは異なる、NLSP崩壊からの別の終状態である可能性が高い。
• このモデルは、$\tan\beta \sim 1$で電弱対称性の破れを自然に実現し、ヒッグス真空期待値は$g_S \Lambda_5$に関連するが、必要な小さな$g_S$がゲージノーマス生成と矛盾する可能性がある。
• 遷移の即時崩壊により、ずれのある頂点は回避され、重力レプトンは極めて軽く、宇宙論的影響はない。