[論文レビュー] Some examples of F and D-term SUSY breaking models

Luis Filipe Matos|ArXiv.org|Oct 2, 2009

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 25被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、グローバル真空においてF項とD項の両方で超対称性（SUSY）が破れるモデルを調査し、正準ケーラー項と高次元でない超ポテンシャルのもとでは、このような併存的破れが不可能であることを示している。2つの実現可能な例——単一スカラーを有するSQCDとバリオン変形型ISSモデル——を提示し、両方の項がSUSY破れに寄与することを示した。D項の寄与は量子修正によって抑制されており、微調整を避けつつより大きなゲージノ質量を実現する道筋が示された。

ABSTRACT

In this paper we investigate the possibility of finding models that, in the global minimum, break SUSY by a combined F and D-term effect. We find that if the superpotential is a cubic polynomial in the fields and the Kahler potential is canonical this does not happen. We then give two examples where the previous conditions do not apply and where the vacuum of the model breaks SUSY by combined F and D-term vevs: SQCD+singlet with N_C=N_F+1, and a baryon deformed ISS model. We briefly discuss the phenomenological viability of the models.

研究の動機と目的

• 正準ケーラー項と高次元でない超ポテンシャルを持つ理論において、真の真空（グローバル真空）でF項とD項の両方による超対称性破れが可能かどうかを調査すること。
• 正準ケーラー項と高次元でない超ポテンシャルを持つ理論で、F項のみがSUSYを破るとの一般的な見解に反し、F項とD項が同時にSUSYを破れる条件を同定すること。
• 両方の項が真の真空でSUSY破れに寄与する明示的なモデル——SQCDに単一スカラーを加えたモデルとバリオン変形型ISSモデル——を構築すること。
• 特にゲージノ質量とスカラー質量の階層に関して、こうしたモデルの物性論的妥当性を評価すること。
• 量子修正（例：Coleman-Weinberg補正）が、発散する方向を安定化させ、F項支配の真空においても非ゼロのD項を生成できるかどうかを検討すること。

提案手法

• 高次元でない超ポテンシャルと正準ケーラー項のもとで、有効ポテンシャル $ V = V_F + V_D $ の解析的最小化を行い、最小値において $ V_D = 0 $ であることを示した。
• O’Rafeartaigh型モデルを用いてF項による破れ条件（ランク条件と非ゼロの $ W_i $）を分析し、SUSY破れを保証する。
• SQCDに単一スカラー場を導入したモデルの構築。単一スカラーが無限遠でのポテンシャルを変化させ、Witten指数の制約を回避する。
• バリオン変形型ISSモデルにおいて、1ループのColeman-Weinberg補正を組み込み、発散する方向を安定化させるとともに、小さな非ゼロのD項を生成する。
• スカラー場と補助場の対角的アンザッツを用いて真空安定性とD項生成を評価し、真空期待値と質量比について数値的検証を行う。
• 純粋なF項破れからF項とD項の併存的破れへの遷移を探索するためのパラメータチューニングを実施、特にSQCD＋単一スカラー模型において重点を置いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正準ケーラー項と高次元でない超ポテンシャルを持つ理論において、グローバル最小値でF項とD項の両方が超対称性を破れるか？
• RQ2 真の真空（メタ安定状態ではなく）でF項とD項の両方が同時にSUSYを破れるためには、どのような条件が破られなければならないか？
• RQ3 Coleman-Weinberg補正が、バリオン変形型ISSモデルにおいて発散する方向をどのように安定化させ、非ゼロのD項を生成するのか？
• RQ4 標準的なISS型モデルと比較して、F項とD項の併存的破れを持つモデルでは、ゲージノ質量とスカラー質量の比を改善できるか？
• RQ5 標準的ゲージメディエーションにおける微調整問題を回避できる、F項とD項の両方が関与する物性論的妥当なモデルを構築可能か？

主な発見

• 正準ケーラー項と高次元でない超ポテンシャルを持つ理論では、グローバル真空におけるF項とD項の併存的SUSY破れは不可能であり、$ V_D = 0 $ が $ V_F $ の最小値で成立する。
• $ N_C = N_F + 1 $ のSQCD＋単一スカラー模型では、パラメータをチューニングすることでF項とD項の両方が破れを引き起こし、単一スカラーが無限遠でのポテンシャルを変化させることでWitten指数の制約を回避する。
• バリオン変形型ISSモデルでは、Coleman-Weinberg補正が発散方向を安定化させ、小さな非ゼロのD項を生成し、$ k = 1.306 $ における $ D^3/F \sim -4.1 \times 10^{-3} $ を示しており、D項が量子修正によって抑制されていることが示唆される。
• 両モデルとも、ゲージノ質量とスカラー質量の比 $ m_{1/2}/m_0 \sim 10^{-3} $ のままであり、大きなゲージノ質量を得るには依然として顕著なチューニングが必要である。
• 同様のエネルギーを持つ複数の古典的最小値が存在するため、1ループ補正が真空選択に不可欠であり、その全般的な影響はさらなる研究を要する。
• 正準ケーラー項やF項のゲージ不変性を緩和することで、F項とD項の両方が同時に破れることが両モデルで示された。これは、実現可能なSUSY破れの新たな道筋を提供する。