[論文レビュー] Supersymmetry Phenomenology

Hitoshi Murayama|ArXiv.org|Feb 23, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 29

ひとこと要約

この教育的レビューでは、ヒerarchie問題やフレーバー構造といった未解決の問題に動機づけられた、標準模型の魅力的な拡張としての超対称性の素描を紹介する。超対称性は、スーパーパartnerを通じてヒッグス粒子の質量を安定化させることで、ヒッグス質量の安定化を実現する。また、MSSMにおける超対称性の破れを伝達する主要なメカニズム（重力媒介、ゲージ媒介、異常媒介）を詳述し、フレーバー保存型のソフト項を達成する重点を置いている。

ABSTRACT

This is a very pedagogical review of supersymmetry phenomenology, given at ICTP Summer School in 1999, aimed mostly at students who had never studied supersymmetry before. It starts with an analogy that the reason why supersymmetry is needed is similar to the reason why the positron exists. It introduces the construction of supersymmetric Lagrangians in a practical way. The low-energy constraints, renormalization-group analyses, collider phenomenology, and frameworks of mediating supersymmetry breaking are briefly discussed.

研究の動機と目的

• この分野に馴染みのない学生向けに、自己完結的かつアクセス可能な超対称性素描の入門を提供すること。
• 超対称性が理論的に動機づけられる理由を説明し、負エネルギー状態の解消に果たしたポジトロンの役割に類似した比喩を用いること。
• 超対称ラグランジアンの構成と、低エネルギー制約およびランゲージ群の進化の役割を概説すること。
• 重力、ゲージ、異常媒介といったさまざまな媒介メカニズムを分析し、超対称性の破れをMSSMセクターに伝達する方法を検討すること。
• 非ユニバーサルなソフト項を持つ超対称モデルにおけるフレーバー変換型中性荷電現在の抑制と、ユニバーサルなスカラーマスの探求に取り組むこと。

提案手法

• ディラック海とスーパーパartnerの必要性の類似性に着目し、ポジトロンの例を用いて超対称性の必要性を動機づける。
• チャイralおよびベクトルスーパーフィールドを用いて超対称ラグランジアンを構築し、形式的場理論よりも実用的実装に重点を置く。
• ランゲージ群の進化方程式を適用し、高エネルギーから低エネルギースケールへのソフト項の進行を追跡する。
• プランクスケールで抑制されたオペレーターを介した重力媒介を分析し、非ユニバーサル性とフレーバー対称性の導入による保護の必要性を強調する。
• MSSMゲージ相互作用を通じたゲージ媒介を検討し、フレーバーに依存しない性質とメッセンジャーセクターの役割を強調する。
• 超共形異常を介した異常媒介を導入し、ゲージノ質量とスカラーマスがUV物理学に依存せずに独立して生じることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称性が、その現象論的成功にもかかわらず、なぜ標準模型の必要不可欠な拡張と見なされるのか？
• RQ2 超対称性はどのようにヒerarchie問題を解決し、電弱スケールを安定化させるのか？
• RQ3 隠れたセクターから観測可能なMSSMセクターに超対称性の破れを伝達する実現可能なメカニズムは何か？
• RQ4 非ユニバーサルなソフト項を持つ超対称モデルにおいて、フレーバー変換型中性荷電現在をどのように抑制できるか？
• RQ5 超対称モデルにおけるソフトパラメータは、高エネルギー物理学に依存せずに、低エネルギー力学によって完全に決定可能か？

主な発見

• 超対称性は、スーパーパartnerの寄与によってヒッグス質量における二次的発散をキャンセルすることで、ヒerarchie問題に対する自然な解決策を提供する。
• 重力媒介ではスカラーマスが非ユニバーサルとなるが、非アーベルフレーバー対称性を導入することでクォーク質量行列を保護できる。
• ゲージ媒介はMSSMゲージ相互作用を通じてフレーバーに依存しないソフト項を実現し、フレーバー問題を解決するとともに、自然なゲージノ質量生成を可能にする。
• 異常媒介は超共形異常を介してゲージノ質量を生成するが、追加次元を持つモデルではスカラーマスの生成も可能である。
• 追加次元における分離されたブレーンを持つモデルでは、ソフトパラメータがUV物理学に依存しなくなり、UV完全でフレーバー保存型のフレームワークを提供する。
• 超対称性の発見は、現在および将来の加速器でTeVスケールで予想され、理論の重要な検証となる。