[論文レビュー] The MSSM without mu term

Ann E. Nelson, Nuria Rius+2 more|ArXiv.org|Nov 7, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、\not\!\mu SSMを提案する。これは標準模型の超対称的拡張であり、\mu項を排除するために、単位表現S、SU(2)三重項T、および色八重項Oを導入する。近似的なU(1)_R対称性により、大きな\tan\betaが自然に生成され、危険なフレーバー変換破れおよび電磁双極子演算子が抑制される。このモデルはトップ-ボトムクォーク質量階層を自然に説明し、超対称パートナーマスの上限を予測する。特に、114 GeV未満の最小のチャリノ質量を予測しており、LEP IIの制約と整合している。

ABSTRACT

We propose a supersymmetric extension of the standard model which does not have a ``mu'' supersymmetric Higgs mass parameter. The matter content of the MSSM is extended with three additional chiral superfields: one singlet, an SU(2) triplet and a color octet, and an approximate U(1)_R symmetry naturally guarantees that tan(beta) is large, explaining the top/bottom quark mass hierarchy. Unlike in the MSSM, there are significant upper bounds on the masses of superpartners, including an upper bound of 114 GeV on the mass of the lightest chargino. However the MSSM bound on the lightest Higgs mass does not apply.

研究の動機と目的

• MSSMにおける\mu問題を解消するため、\mu項を持たない超対称モデルを構築すること。
• 自然な大きな\tan\betaにより、トップ-ボトムクォーク質量階層を説明すること。
• 異常磁気モーメント(g-2)、b\to s\gamma、および陽子崩壊に対する危険な超対称的寄与を抑制すること。
• 電弱精度データおよびLEP IIのチャリノ質量限界と整合すること。
• 新しい場をGUT多重項に埋め込むことでゲージ結合定数の統一を維持すること。

提案手法

• \mu項を置き換えるために、スピン1/2の超場としての単位表現S、SU(2)三重項T、および色八重項Oの3つの新しいチャイral超場を導入する。
• 自然に大きな\tan\betaを生成し、R-数破れおよびフレーバー変換破れ演算子を抑制するため、近似的なU(1)_R対称性を課す。
• h_S S H_1 H_2およびh_T H_1 T H_2のカップリングを含む超ポテンシャルを構築し、明示的な\mu項を排除する。
• ディラック型ゲージノー質量\tilde{M}_2およびメジャノナ型ゲージノー質量\tilde{m}_2を含む、ソフト対称性破れ項を用いる。
• 超ポテンシャルとソフト項から、h_Tおよびh_Sカップリングの寄与を含めたチャリノおよびニュートラリノ質量行列を導出する。
• GUTスケールで統一が成り立つかを検証するため、新しい物質場を標準模型ゲージ群の隣接表現に置くことで、1ループのゲージ結合定数の走りを計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 \mu項を持たない実用的な超対称モデルを、電弱対称性の破れを保ち、微調整を避ける形で構築できるか？
• RQ2 \not\!\mu SSMにおける近似的なU(1)_R対称性が、自然に大きな\tan\betaを生成し、フレーバー変換破れおよび電磁双極子演算子を抑制するメカニズムは何か？
• RQ3 \not\!\mu SSMにおけるチャリノ質量の物性的制約は何か？また、LEP IIの限界と比較するとどうなるか？
• RQ4 標準模型ゲージ群の隣接表現に新しい場を追加した場合、\not\!\mu SSMでゲージ結合定数の統一が保たれるか？
• RQ5 新しいカップリングh_Tおよびh_Sが、ミュオンの異常磁気モーメントおよびTパラメータに与える影響は何か？

主な発見

• 最小のチャリノ質量は114 GeV未満に制限され、LEP IIの下限104 GeVと整合している。
• ディラック型ゲージノー質量\tilde{M}_2が104–120 GeVの範囲にあり、h_T > 1であれば、すべてのチャリノが104 GeVより重くできる。
• U(1)_R対称性により、ミュオンの異常磁気モーメントが抑制され、特にメジャノナ質量が小さい場合、MSSMと比較して非常に小さな値にまで減少する。
• チャリノが104 GeVより重く、h_T ≈ 1の場合、Tパラメータに大きな寄与（約2.7）が生じるが、チャリノ質量を約90 GeVに下げることで、T ≲ 0.6に緩和できる。
• 新しい場をGUT多重項に埋め込むと、ゲージ結合定数の統一が保たれ、新しい物質スケールは最大3×10^7 GeV、GUTスケールは最大10^18 GeVまで許容される。
• U(1)_R対称性とソフト対称性破れ効果によって駆動される大きな\tan\beta ≈ 60のおかげで、トップ-ボトムクォーク質量階層が自然に説明できる。