[論文レビュー] Technicolorful Supersymmetry

Hitoshi Murayama|ArXiv.org|Jul 23, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、強い相互作用による動的な電弱対称性の spontaneouslyな破れによって、素粒子のヒッグス粒子を必要としない、超対称的トランスチカラモデルを提案する。超対称的枠組みにトランスチカラを埋め込み、超共形ウィンドウを形成することで、技術励起状態の $e^+e^-$ 生成断面積を正確に計算可能にするとともに、アライメント問題を解決し、高次可逆的技術GIM機構によりフェルミオンのフラバー変換中性荷電現在を抑制する。

ABSTRACT

Technicolor achieves electroweak symmetry breaking (EWSB) in an elegant and natural way, while it suffers from severe model building difficulties. I propose to abandon its secondary goal to eliminate scalar bosons in exchange of solving numerous problems using supersymmetry. It helps to understand walking dynamics much better with certain exact results. In the particular model presented here, there is no light elementary Higgs boson and the EWSB is fully dynamical, hence explaining the hierarchy; There is no alignment problem and no light pseudo-Nambu-Goldstone bosons exist; The fermion masses are generated by a ultraviolet-complete renormalizable extended technicolor sector with techni-GIM mechanism and hence the sector is safe from flavor-changing-neutral-current constraints; The "e+ e-'' production of techni-states in the superconformal window is calculable; The electroweak precision observables are (un)fortunately not calculable.

研究の動機と目的

• トランスチカラモデルに長年残された問題（アライメント問題、軽い擬スカラーNambu-Goldstoneボソン、フラバー変換中性荷電現在）を、超対称的枠組みにトランスチカラを埋め込むことで解決すること。
• 超対称性そのものではなく、強い結合トランスチカラ系における動的な電弱対称性の破れによって、電弱スケールの自然な階層を達成すること。
• 超共形領域において、正確な結果を用いて技術励起状態の $e^+e^-$ 生成断面積といった観測量を正確に予測可能にすること。
• フェルミオン質量を生成しつつ、FCNC制約を回避する、UV完全で可逆的拡張トランスチカラ系を構築すること。

提案手法

• トランスチカラスケール $\Lambda_{TC} \sim 2$ TeV よりも高い超共形ウィンドウを持つ、超対称的トランスチカラの拡張を導入し、異常次元および $S$-行列要素の正確な計算を可能にする。
• UV完全で可逆的な拡張トランスチカラ（ETC）系を導入し、技術GIM機構を用いて、低エネルギーETCスケール（$\Lambda_{ETC} \sim 2$ TeV）でもフラバー変換中性荷電現在を抑制する。
• 超対称ゲージ理論の正確な結果を活用して、超共形理論における $S$-行列が不正確であるにもかかわらず、技術励起状態の $e^+e^-$ 生成断面積を計算する。
• 超対称性の破れが $\sim$0.2 TeV スケールで小さな摂動と仮定し、階層が超対称性ではなくトランスチカラの力学によって安定化されることを示す。
• 非アーベルゲージ理論における超対称性の理論的制御の向上を活用し、非超対称的ウォークイングトランスチカラのモデル構築の困難を回避する。
• $m_{SUSY} \sim \Lambda_{TC} \sim \Lambda_{ETC}$ の一致が、MSSMにおける $\mu$-問題の新しい類似物であると仮定し、さらなる説明を要する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 この超対称的トランスチカラ枠組みにおいて、$S$ や $T$ パラメータといった電弱精度観測量を信頼性を持って計算できるか？
• RQ2 技術ピオンの崩壊定数を技術スケール $\Lambda_{TC}$ と信頼性を持って関連付ける方法はあるか？
• RQ3 理論的制御を失う前に、超対称性の破れスケールをどの程度まで引き上げられるか？また、$\Lambda_{TC}$ を超えることは可能か？
• RQ4 フラバー物理と技術GIM機構を満たしつつ、ETCスケールをさらに引き上げることは可能か？
• RQ5 この枠組みにおいて、フラバーの起源を一貫して実装するには、ETCスケールでFroggatt-Nielsen機構を用いる方法があるか？

主な発見

• モデルはアライメント問題を解消し、実験で除外されている軽い擬スカラーNambu-Goldstoneボソンを回避する。
• フェルミオン質量は、技術GIM機構を用いたUV完全で可逆的な拡張トランスチカラ系によって生成され、ETCスケールが $\sim$2 TeV と低いにもかかわらず、フラバー変換中性荷電現在が抑制される。
• 超共形ウィンドウ内での技術励起状態の $e^+e^-$ 生成断面積は、超共形理論における $S$-行列が不正確であるにもかかわらず、正確に計算可能である。
• 階層問題は超対称性ではなく、トランスチカラ系における動的な電弱対称性の破れによって安定化され、超対称性の破れスケールを $\Lambda_{TC} \sim$2 TeV まで引き上げることが可能である。
• 超対称性の破れスケールを電弱スケールから分離することで、小さな階層問題を回避し、$\Lambda_{TC}$ を超えるスケールまで引き上げる可能性を有する。
• $m_{SUSY} \sim \Lambda_{TC} \sim \Lambda_{ETC} \sim$2 TeV の一致は、新しい $\mu$-問題の類似物として特定され、より深い対称性またはメカニズムの存在を示唆する。