[論文レビュー] Supersymmetry Phenomenology With a Broad Brush

Michael Dine|ArXiv.org|Dec 17, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 31被引用数 21

ひとこと要約

この論文は、最小超対称標準模型（MSSM）、ソフト対称性破れメカニズム、および超対称性破れスケールの違いが及える影響に焦点を当て、超対称性の素描的側面について包括的な概説を提供する。低エネルギー超対称性が階層問題と統一理論の解決策として説得力を持つことを主張しており、フェルミオンのフラバー変換中性荷電現在やダークマターの制約を含む素描的制約を検討するとともに、弦理論およびM理論との関連についても探求している。

ABSTRACT

These lectures provide an introduction to supersymmetry phenomenology. They include an overview of the Minimal Supersymmetric Standard Model. The notion of soft breaking is explained, constraints on the standard soft breaking parameters are reviewed, and the standard ansatz of universal soft masses is discussed. The rest of the lectures are devoted to understanding supersymmetry breaking more microscopically. Models of dynamical supersymmetry breaking are reviewed, after which we turn to the question of the scale of supersymmetry breaking. Both intermediate and low scales and their phenomenology are considered. Finally, we consider applications to string theory. The emphasis, throughout, is on general issues rather then extensive detail, but it is hoped that the listeners/readers will be prepared after these lectures to delve into the details.

研究の動機と目的

• 低エネルギー超対称性が階層問題を解決する理論的・素描的動機を確立すること。
• 最小超対称標準模型（MSSM）をレビューし、自然性とゲージ対称性の破れを保つためにソフト対称性破れ項が果たす役割を明らかにすること。
• フェルミオンのフラバー変換中性荷電現在、希少過程、電弱対称性の破れからのソフト対称性破れパラメータへの制約を分析すること。
• 中間スケールおよび低エネルギー超対称性破れスケールの違いが素描的側面および実験的シグネチャーに与える影響を検討すること。
• 超対称性が弦理論においてどのように現れるかを検討し、特にモジュライの安定化と真空不安定性の解消にM理論が果たす役割を調べること。

提案手法

• 4次元におけるN=1超対称性のレビューと、階層問題およびゲージ結合定数の統一に与える関連性の検討。
• ソフト対称性破れ項の概念の導入と、MSSMにおけるその構造と制約の分析。
• 一様なソフト質量の仮定を適用し、フェルミオン物理学および電弱対称性の破れからの制約の下でのその素描的妥当性を評価すること。
• 動的超対称性破れモデルの調査と、超対称性破れスケールに与える影響の分析。
• 超対称性破れスケールと実験的シグネチャー（希少過程やダークマター候補を含む）との相互作用の分析。
• 強く結合した弦理論におけるホロモルフィーと双対性の役割の検討、特にモジュライの安定化と真空構造の文脈で。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称性は標準模型の文脈で階層問題をどのように解決するのか？
• RQ2 MSSMにおけるソフト対称性破れパラメータの素描的制約は何か？ そして、それらはフェルミオンのフラバー変換中性荷電現在や電弱対称性の破れにどのように影響を与えるか？
• RQ3 低エネルギー超対称性破れと中間スケール超対称性破れの違いは、コライダー素描的側面およびダークマターにどのような影響を与えるか？
• RQ4 超対称性はどのように弦理論に現れるのか？ また、M理論はモジュライの安定化と真空不安定性の解消にどのような役割を果たすか？
• RQ5 CDFで観測されたe⁺e⁻γγイベントは、低エネルギー超対称性の枠組みで説明可能か？

主な発見

• 超対称性は、スーパーパartnerによってヒッグス質量の二次発散を安定化させることで、階層問題に対する自然な解決策を提供する。
• 一様なソフト質量の仮定は、自動的に $SU(2)\times U(1)$ 対称性の破れを引き起こし、希少過程からの制約を満たすが、$\mu$-問題などの課題に直面している。
• 低エネルギー超対称性破れは、最小フラバー不変性と自動的なゲージ対称性の破れを備えた予測可能なフレームワークを提供するが、現在のところ説得力のあるモデルは存在しない。
• 中間スケール超対称性破れは弦理論においてより自然に実現可能であるが、隠れたセクターの力学は依然として poorly understood である。
• CDFの $e^+e^-γγ$ イベントは、低エネルギー超対称性の枠組みで自然に説明可能であり、実験的シグネチャーの可能性を示唆している。
• 弦理論におけるホロモルフィーと双対性は、結合定数が $S = cT$ で発散する可能性を示唆しており、真の真空を示す可能性があるが、すべてのモジュライの安定化は依然として課題のままである。