[論文レビュー] SO(10) inspired GMSB

Manuel E. Krauss, W. Porod+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、SO(10)にインspiredされた超対称モデルを提案し、SU(3)×SU(2)×U(1)R×U(1)B-Lゲージ対称性を最小ゲージ介在に埋め込み、ニュートリノに対して逆 seesaw機構を組み込む。D項が拡張されたゲージ対称性から生じ、軽いヒッグス粒子の質量を顕著に上昇させることを示し、m_h ≈ 125 GeVを達成するために超パートナーマスを極端に重くする必要がなくなる。一方で、diphotonヒッグス崩壊断面積は標準模型の期待値と一致するか、それ以下であると予測される。

ABSTRACT

We consider a supersymmetric model motivated by a SO(10) GUT theory: the gauge sector near the SUSY scale consists of SU(3)_c x SU(2)_L x U(1)_R x U(1)_{B-L}. We embed this model in minimal gauge mediation and incorporate neutrino data via an inverse seesaw mechanism. Also in this restricted model the additional D-terms can rise the light Higgs mass in a sizable way. Therefore, it is much easier to obtain m_h \simeq 125 GeV without the need to push the SUSY spectrum to extremely large values as it happens in models with MSSM particle content only. We show that this model predicts a diphoton rate of the Higgs equal or smaller than the standard model expectation. We discuss briefly the collider phenomenology with a particular focus on the next to lightest supersymmetric particle where this model offers the sneutrino as an additional possiblity. Moreover we point out that also in this model variant supersymmetry can be discovered in Z' decays even in scenarios where the strongly interacting particles are too heavy to be produced at a sizable rate at LHC with 14 TeV. In addition, we show that lepton flavor violating observables constrain the size of the neutrino Yukawa couplings where in particular muon decays and \mu-e conversion in heavy atoms are of particular importance. Once these constraints are fullfilled the rates for au decays are predicted to be below the reach of near future experiments.

研究の動機と目的

• SO(10)のグランドユニフィケーションにインスパイアされた超対称モデルを構築し、逆 seesaw機構を用いて現実的なニュートリノ質量を実現すること。
• 拡張されたゲージ対称性から生じる追加のD項が、軽いヒッグス粒子の質量を上昇させ、m_h ≈ 125 GeVを達成するために超パートナーマスを極端に大きくする必要を軽減できるかどうかを検討すること。
• 特にニュートリノの次に軽い超対称粒子（NLSP）に注目し、コライダーの素粒子物理学的性質を分析すること。
• 14 TeVのLHCで強い相互作用を示す超パートナーパarticleが直接生成できない場合でも、Z'ボソンの崩壊を通じて超対称性を発見できる可能性を評価すること。
• 特にμ→eγおよび原子内のμ-e変換を含むレプトン数非保存過程を用いて、ニュートリノのヤコビ係数を制約すること。

提案手法

• 異常キャンセレーションと自然なゲージノ質量生成を保証するため、SU(3)×SU(2)×U(1)R×U(1)B-Lゲージ対称性を最小ゲージ介在（GMSB）に埋め込む。
• 重い右手ネオトリノを導入することで逆 seesaw機構を実装し、 oscillationデータと整合する小さなニュートリノ質量を生成する。
• 特にU(1)RおよびU(1)B-L対称性に起因するD項からの放射修正を計算し、ヒッグス質量m_hの上昇を評価する。
• 拡張されたスペクトルに含まれるチャージノおよびニュートラリノのループ補正を計算することで、diphotonヒッグス崩壊断面積を評価する。
• NLSPの性質を分析し、ゲージ量子数と崩壊パターンから、スネュートリノが有効なNLSP候補であることを特定する。
• 既存のμ→eγおよび原子内μ-e変換の制約から、ニュートリノヤコビ係数を制約し、将来の実験の感度範囲を評価することで、μ→eγの探索可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GMSBフレームワークにU(1)RおよびU(1)B-Lゲージ対称性を組み込むことで、超パートナーマスを極端に大きくしなくても、軽いヒッグス粒子の質量を顕著に上昇させられるか？
• RQ2 この拡張されたGMSBモデルにおけるヒッグス粒子のdiphoton崩壊断面積は予測されるか？標準模型の期待値と比較するとどうなるか？
• RQ3 スネュートリノは、このモデルにおける有効な次に軽い超対称粒子（NLSP）として機能できるか？その素粒子物理学的シグネチャは何か？
• RQ4 強い相互作用を示す超パートナーパarticleが14 TeVのLHCで直接生成できない場合でも、Z'ボソンの崩壊を通じて超対称性を発見できるか？
• RQ5 レプトン数非保存観測量、特にμ→eγおよび重い原子内のμ-e変換は、このモデルにおけるニュートリノヤコビ係数にどの程度の制約を課すか？今後のμ→eγ探索にどのような意味を持つか？

主な発見

• U(1)RおよびU(1)B-Lゲージ対称性に起因するD項が、軽いヒッグス粒子の質量を顕著に上昇させ、超パートナーマスを極端に大きくする必要がなく、m_h ≈ 125 GeVを達成可能にする。
• チャージノおよびニュートラリノのループ補正におけるキャンセレーションのため、diphotonヒッグス崩壊断面積は標準模型の期待値と等しいか、それ以下であると予測される。
• スネュートリノは、そのゲージ量子数と崩壊パターンのおかげで、有効な次に軽い超対称粒子（NLSP）として浮き彫りになる。これは重力レプトンや他のNLSPとは異なるコライダーのシグネチャを持つ。
• 強い相互作用を示す超パートナーパarticleが14 TeVのLHCで直接生成できない場合でも、Z'ボソンが超対称状態に崩壊する経路を通じて、超対称性を発見できる可能性がある。
• 特にμ→eγおよび重い原子内のμ-e変換を含むレプトン数非保存過程が、ニュートリノヤコビ係数に強い制約を課し、予測されるμ→eγ分岐比が近い将来の実験の感度範囲を超える可能性がある。