[論文レビュー] The Neutron and the Lepton EDMs in MSSM, Large CP violating Phases, and the Cancellation Mechanism

Tarek Ibrahim, Pran Nath|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 193

ひとこと要約

この論文は、グルーギノ、チラリノ、ニュートラリノの寄与を含む、すべてのCP対称性の破れ位相を含む最小 supersymmetric standard model (MSSM) における中性子およびレプトンの電気双極モーメント（EDM）を計算する包括的な解析的フレームワークを提供する。EDMは、5つの独立した位相の組み合わせ（特に αk + θ₁ および ξi + θ₁）に依存しており、内部キャンセレーションが生じることで、実験的制限に矛盾しない大規模なCP位相が許容可能であることが明らかになった。

ABSTRACT

An analysis of the electric dipole moment (EDM) of the neutron and of the leptons in the minimal supersymmetric standard model (MSSM) with the most general allowed set of CP violating phases without generational mixing is given. The analysis includes the contributions from the gluino, the chargino and the neutralino exchanges to the electric dipole operator, the chromoelectic dipole operator, and the CP violating purely gluonic dimension six operator. It is found that the EDMs depend only on certain combination of the CP phases. The independent set of such phases is classified. The analysis of the EDMs given here provides the framework for the exploration of the effects of large CP violating phases on low energy phenomena such as the search for supersymmetry at colliders, and in the analyses of dark matter consistent with the experimental limits on EDMs via the mechanism of internal cancellations.

研究の動機と目的

• すべてのCP対称性の破れ位相を含むMSSMにおける中性子およびレプトンのEDMの包括的解析的計算を提供すること。
• 最小超対称重力フレームワークを越えて、EDMを支配するCP位相の独立した組み合わせを特定すること。
• コライダー探索やダークマター制約などの低エネルギー現象に大きなCP対称性の破れ位相が与える影響を調査するためのフレームワークを確立すること。
• グルーギノ、チラリノ、ニュートラリノ系におけるすべての関連するCP位相を含めることで、従来の内部キャンセレーション機構の研究を拡張すること。
• 中性子およびレプトンのEDMに影響を与える独立したCP位相の数を定量化し、最小超対称重力モデルと比較して顕著な増加が生じることを示すこと。

提案手法

• グルーギノ、チラリノ、ニュートラリノの交換による一次元の電気双極モーメント演算子（EDM）、クロモ電気双極モーメント演算子、および純粋なグルーオン系の次元6演算子への寄与を解析的に計算する。
• EDMを相互作用項 LI = −i/2 df ¯ψσμνγ⁵ψFμν を用いて有効ラグランジュアンのアプローチで定義する。
• ソフトSUSY破れ項からのすべてのCP対称性の破れ位相を含む：複素A項（αq, αl）、ゲージノ質量（ξ1, ξ2, ξ3）、ヒッグス真空期待値（χ1, χ2）、およびμ項位相（θμ）。
• 二重ユニタリ変換を用いてチラリノおよびニュートラリノ質量行列を対角化し、混合角および位相を不変な組み合わせとして表現する。
• EDM寄与を支配するフェルミオン-スフェルミオン-ゲージノ頂点の虚部（例：Im(Γ1kq), Im(Γqik), Im(ηqik)）の明示的表現を導出する。
• QCDの高エネルギー物理的なスケールからハドロンスケールへの結果の発展に、QCDの高エネルギー物理的ランゲージ群要因（ηE, ηC, ηG）を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 すべての位相を含むMSSMにおいて、中性子およびレプトンのEDMを支配するCP対称性の破れ位相の組み合わせは何か？
• RQ2 生成子の混合がない一般のMSSMにおいて、中性子EDMおよびレプトンEDMに影響を与える独立したCP位相の数はいくつか？
• RQ3 内部キャンセレーションを通じて、大規模なCP対称性の破れ位相が現在の実験的EDM制限と整合可能か？
• RQ4 グルーギノ、チラリノ、ニュートラリノの交換寄与が、合計EDMをどのように決定づけるか？
• RQ5 すべてのCP位相を含めることで、低エネルギーの素粒子物理学的現象における大規模なCP対称性の破れの許容可能なパラメータ空間にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 中性子EDMは、9つの独立したCP位相の組み合わせに依存する：αk + θ₁（k = u, d, t, b, c, s）およびξi + θ₁（i = 1, 2, 3）、ここでθ₁ = θμ + χ₁ + χ₂である。
• 電子EDMは、3つの独立した位相の組み合わせに依存する：αe + θ₁およびξi + θ₁（i = 1, 2）。
• 純粋なグルーオン系次元6演算子は、トップおよびボトムクォークのループを通じてEDMに寄与し、4つの追加の位相の組み合わせを導入する：αt + θ₁, αb + θ₁, αc + θ₁, αs + θ₁。
• すべての位相を含めることで、中性子および電子EDMの合計で、最小超対称重力モデルの2つから10に独立した位相の組み合わせが増加する。
• 結果は、すべての位相が単一のA項位相α₀と一様なゲージノ位相ξ₁/₂から生じる最小超対称重力極限において、以前の研究[8]の結果に一致する。
• このフレームワークにより、実験的EDM制限と内部キャンセレーションを通じて整合可能なコライダー素粒子物理学的現象やダークマターの残存密度計算における大規模なCP対称性の破れ位相の探索が可能になる。