[論文レビュー] Some Comments on "Split" Supersymmetry

Manuel Drees|ArXiv.org|Jan 13, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、ヒッグス粒子だけが軽く、他のスカラーモードがはるかに重い「スプリット超対称性」が、重力、ゲージ、異常媒介といった自然でwell-motivatedな超対称性破れメカニズムと両立しないことを主張している。これは、追加の独立した微調整が導入されない限り成立しない。主な結果は、大きなtanβ比を達成するには|Bμ| ≫ m_SUSYである必要があることであり、これは極めて不自然なモデルに限られる。このため、スプリット超対称性は自然な枠組みとしての魅力を失う。

ABSTRACT

An argument against tolerating finetuning in the Higgs sector is presented, by emphasizing the difference between (well understood) quantum corrections to scalar masses and the (unsolved) problem of the cosmological constant. I also point out that ``split'' supersymmetry, where all scalars except one Higgs boson have masses many orders of magnitude above the weak scale, is not compatible with simple mechanisms of transmitting supersymmetry breaking (gravity, gauge or anomaly mediation), unless a second, independent finetuning of parameters is introduced. This finetuning is required to obtain an acceptable ratio of vacuum expectation values tan(beta).

研究の動機と目的

• スプリット超対称性がMSSMの自然な拡張として成立可能かどうかを検証すること。
• 重力、ゲージ、異常媒介といった単純な超対称性破れメカニズムでは、必要な大きな質量スプリングを達成するためには追加の微調整が必要であることを示すこと。
• 宇宙定数問題とヒッグス質量階層問題の違いを強調し、前者がヒッグス系における微調整を正当化するものではないと主張すること。
• 大きなtanβを達成するには|Bμ| ≫ m_SUSYである必要があることを示すこと。
• スプリットSUSYにおいてtanβを安定化させるには、第二の独立した微調整が必要であり、これが理論的動機づけを損なうことを主張すること。

提案手法

• 木レベルのヒッグスポテンシャルを分析し、sin 2β = 2Bμ / (m²_Hu + m²_Hd) という関係を導出し、tanβをソフト対称性破れパラメータと関連づける。
• 摂動的統合とフェルミオンのフレーバー物理学からの制約を適用し、tanβを0.5から100の間で束縛する。
• 重力、ゲージ、異常媒介によるSUSY破れにおけるソフト項を評価し、m²_Hd ∼ m²_SUSY が一般に生じることを示し、m²_Hd ≪ m²_SUSY という要件と矛盾することを明らかにする。
• |Bμ| ≫ m_SUSY を生成できるのはD項破れ、または特定のGMSBモデルに限られることを同定するが、これらは不自然なパrameter選択や追加の場を必要とする。
• 追加のシングレットやベクトル型物質を含むモデルがヒッグス系を安定化させられるかを評価し、これらが過度に複雑であることを明らかにする。
• 統合方程式を用いてゲージノ質量を制約し、m_SUSYの境界を導出し、大きなスプリングを達成するには微調整が必要であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重力やゲージ媒介といった単純でwell-motivatedな超対称性破れモデルにおいて、スプリット超対称性は実現可能か？
• RQ2 スプリットSUSYにおいて大きなtanβを達成するにはどの程度の微調整が必要か？また、これはヒッグス質量を弱エネルギー スケールに保つために必要な微調整とは独立しているか？
• RQ3 なぜ宇宙定数問題はヒッグス系における微調整を正当化する根拠として成立しないのか？
• RQ4 自然なSUSY破れフレームワークにおいて、Bμ項をSUSYスケールよりも著しく大きくできるか？
• RQ5 m_SUSY ≫ m_weak でありながら、摂動的かつフレーバー保存的なヒッグス系を維持できる、実現可能で非恣意的なモデルは存在するか？

主な発見

• スプリット超対称性は、重力やゲージ媒介によるSUSY破れと両立しない。これは、ヒッグス系を安定化させるために追加の独立した微調整が必要であるためである。
• 大きなtanβ（最大100）を達成するには|Bμ| ≫ m_SUSYである必要があり、これは標準的なSUSY破れメカニズムでは自然に達成できない。
• ゲージ媒介モデルでは、|Bμ| ∼ 100 m_SUSY が可能になるが、これはm_SUSYが約10⁴ m_weakにまで抑制される必要があり、そのスケールは統合スケールから著しく低い。
• 異常媒介は、ゲージノとスフェルミオンの質量が同程度に生成されるため、スプリットスペクトルを自然に生成できない。
• |Bμ|を十分大きく生成できるのはD項破れ、または追加のシングレットとベクトル型物質を含む極めて不自然なモデルに限られ、理論的に魅力に欠ける。
• m²_Hd ≪ m²_SUSY を維持するには第二の独立した微調整が必要であり、これは確率的またはランドスケープに基づく解釈においてスプリットSUSYの自然性を損なう。