[論文レビュー] The Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) and General Singlet Extensions of the MSSM (GSEMSSM), a short review

M. C. Rodriguez|arXiv (Cornell University)|Nov 29, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用数 10

ひとこと要約

本レビューは、最小超対称標準模型（MSSM）および一般単位特異的拡張（GSEMSSM）について包括的な紹介を提供し、超空間形式を用いてそのラグランジアンを導出し、R対称性保存下での質量スペクトルを分析する。単位特異的場の導入がヒッグスおよび中性ノイザー質量に与える影響を示し、軽い偽スカラーモードと実現可能なダークマター候補の生成を可能にする。主な結果として、最も軽いCP偶性ヒッグスボソン質量に145 GeVの上限が存在することが示された。

ABSTRACT

In this lectures, we give a review about the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) and the General Singlet Extensions of the MSSM (GSEMSSM). We, first introduce the minimal set of fields to built both models. Then we introduce their superfields and using them we build the lagrangian of those models in the superspace formalism. We show how to get the mass spectrum of those model in the $R$-parity scenarios and we also show how to get some Feynman Rules with the Gauge Bosons.

研究の動機と目的

• 理論的枠組みと素粒子物理学的含意に焦点を当て、MSSMおよびその一般化について教育的レビューを提供すること。
• 超空間形式における超場を用いて、MSSMおよびGSEMSSMのラグランジアンを導出すること。
• R対称性保存下でのヒッグス、チャリノ、ニュートラリノの質量スペクトルを分析すること。
• GSEMSSMにおける単位特異的拡張が、軽い偽スカラーモードおよび実現可能なダークマター候補を可能にする仕組みを探索すること。
• 最も軽いヒッグスボソン質量に対する定量的制約を確立し、宇宙論的モデルへの含意を議論すること。

提案手法

• 超空間形式におけるキラルおよびベクトル超場を用いて、MSSMおよびGSEMSSMのラグランジアンを構築すること。
• R対称性保存とソフト対称性破れ項を用いて、ヒッグス、チャリノ、ニュートラリノの質量行列を導出すること。
• 電弱対称性の放射修飾がMSSMでどのように実現されるかを調べるため、反復群方程式（RGEs）を適用すること。
• ゲージ単位特異的超場を導入してMSSMを拡張し、超ポテンシャルおよびヒッグスポテンシャルを修正すること。
• 樹形階のスカラー場ポテンシャルを用いて、質量固有状態およびμ、tanβ、λなどのパラメータに対する制約を導出すること。
• 超場微積分を用いて、ヒッグス系におけるゲージボソン相互作用のフェ Feynman 則を計算すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにゲージ単位特異的場を導入することで、ヒッグス系および質量スペクトルはどのように変化するか？
• RQ2 GSEMSSMにおける最も軽いCP偶性ヒッグスボソンの質量にどのような制約があるか？
• RQ3 チャリノおよびニュートラリノの質量は、ソフト対称性破れパラメータおよびtanβにどのように依存するか？
• RQ4 GSEMSSMは、軽い偽スカラーモードおよび実現可能なダークマター候補をどのように実現できるか？
• RQ5 摂動的弱エネルギースケール超対称性における、最も軽いヒッグスボソン質量の上限は何か？

主な発見

• GSEMSSMにおける最も軽いCP偶性ヒッグスボソンは、条件 $M^{2}_{H^{0}_{1}} \leq M^{2}_{Z}\left[\cos^{2}(2\beta) + \frac{2\lambda^{2}\cos^{2}\theta_{W}}{g^{2}}\sin^{2}(2\beta)\right]$ から145 GeVの上限を有する。
• GSEMSSMでは、両方の偽スカラー $H^{PS}_{1,2}$ が非常に軽くなることが可能であり、絶対的な質量上限がないため、宇宙論的に重要な状況を実現可能にする。
• GSEMSSMにおける最も軽いニュートラリノは、拡張されたR対称性保存項から導かれる質量行列を経て、実現可能な弱い力で相互作用する大質量粒子（WIMP）ダークマター候補となる。
• MSSMは、$m_{1}^{2}$ および $m_{2}^{2}$ がRGEsに従って進化することで、電弱対称性の自発的破れを引き起こす放射的電弱対称性破れを示す。
• グルーギノは最も重いスパルト粒子であり、質量は $\mathcal{O}(\text{TeV})$ のオーダーである。一方、チャリノおよびニュートラリノは通常 $\mathcal{O}(M_Z)$ のオーダーである。
• 単位特異的結合 $\kappa \to 0$ のとき、モデルはNMSSM極限に一致し、既知の拡張と整合性があることが確認された。