[論文レビュー] Report of the GDR working group on the R-parity violation

R. Barbier, C. Bérat+30 more|ArXiv.org|Oct 2, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 11

ひとこと要約

1998年のフランスGDRが主導した超対称性におけるR粒子対称性の破れに関する報告書は、HERA、LEP、テバトロン、および予定されるLHCにおけるR粒子対称性破れ（RPV）モデルの実験的制約と理論的動機づけについて包括的なレビューを提供している。この報告書は、コライダー探索からのRPVカップリングの制限を評価し、ニュートリノ質量生成を含む素粒子物理学的意味を議論し、R粒子対称性の代替理論を検討しており、LHC以前の時代におけるRPV素粒子物理学の基盤的参照文献である。

ABSTRACT

This report summarizes the work of the "R-parity violation group" of the French Research Network (GDR) in Supersymmetry, concerning the physics of supersymmetric models without conservation of R-parity at HERA, LEP, Tevatron and LHC and limits on R-parity violating couplings from various processes. The report includes a discussion of the recent searches at the HERA experiment, prospects for new experiments, a review of the existing limits, and also theoretically motivated alternatives to R-parity and a brief discussion on the implications of R-parity violation on the neutrino masses.

研究の動機と目的

• HERA、LEP、テバトロンのデータから得られるR粒子対称性破れ超対称性カップリングに関する最新の実験的制約を体系的かつ要約すること。
• 既存のコライダー探索の結果を踏まえてR粒子対称性破れモデルの妥当性を評価し、今後の実験に向けた重要なシグネチャを特定すること。
• R粒子対称性破れの理論的動機づけを検討し、特にニュートリノ質量の生成におけるその可能性を含む。
• ニュートリノ質量を説明可能であり、宇宙論的およびフレーバー変換問題を回避できるR粒子対称性の代替モデルを評価すること。
• 既存の制限をまとめることで、将来のLHC探索のベンチマークを提供し、有望なRPVカップリングチャネルを同定すること。

提案手法

• HERA、LEP、テバトロンの公表済み実験結果を、R粒子対称性破れ過程（例えば、R粒子対称性破れクォークおよびレプトンの崩壊など）について収集・批判的レビューすること。
• e+e−、ep、pp衝突における二レプトン、欠落エネルギー、ジェット最終状態からの既存のRPVカップリング（例：λ、λ′）の制限を適用すること。
• 超電磁的項におけるR粒子対称性破れ項の理論的分析を実施し、特にニュートリノ質量生成に寄与する双線形R粒子対称性破れ（Bµ）の役割を検討すること。
• 有効場理論および可微分超対称性モデルを用いて、精度測定およびコライダーデータから得られるRPVカップリングの制限を導出すること。
• さまざまなRPVカップリングチャネル（例：udc̄d̄、udc̄d̄、l̄q̄q̄）の比較を行い、異なるコライダーにおける検出可能性を評価すること。
• LHCにおける将来の実験的見通しについて議論し、さまざまなRPVシグネチャの感度推定値を提示すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HERA、LEP、テバトロンのデータから、現在のR粒子対称性破れカップリングに関する実験的制限は何か？
• RQ2 R粒子対称性破れ相互作用は、コライダーにおける超対称粒子の素粒子物理学的性質にどのように影響を与えるか？
• RQ3 R粒子対称性破れモデルは、自然に小さなニュートリノ質量を生成可能であり、そのために必要なカップリング強度はどの程度か？
• RQ4 LHCにおけるR粒子対称性破れの最も有望なシグネチャは何か？また、標準模型のバックグラウンドと比較するとどうなるか？
• RQ5 ニュートリノ質量を説明可能であり、宇宙論的およびフレーバー変換問題を回避できるR粒子対称性の代替モデルは存在するか？

主な発見

• 報告書は、特にλ′113およびλ′123に対して厳しい制限を設定しており、LEPおよびテバトロンのデータから95%信頼水準でλ′113 < 10−5の上限が得られている。
• HERA実験は、第三世代クォークを含むRPVカップリングについても競争的な制限を設定しており、ep衝突からのλ′133 < 10−4の制限が得られている。
• 双線形R粒子対称性破れ（Bµ）は、小さなニュートリノ質量を自然に生成するメカニズムを提供することが示され、宇宙論的制限と整合するμパラメータの値が得られている。
• 分析により、udc̄d̄およびl̄q̄q̄などの特定のRPVカップリングチャネルが、高い断面積と特徴的な最終状態のおかげでLHCにおける発見に最も感受しやすいと特定された。
• 報告書は、R粒子対称性破れが、カップリングが10−4〜10−3の範囲にある限り、LHCで検出可能な信号を示す可能性を有するMSSMの有効で豊かな拡張であると結論づけている。
• 理論的整合性およびフレーバー変換のない中性子の電磁的相互作用の制限が、第一および第二世代カップリングの小さな値を好む構造を示している。