[論文レビュー] The quest for low-energy supersymmetry and the role of high-energy $e^+e^-$ colliders

Fabio Zwirner|ArXiv.org|Mar 9, 1992

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、最小超対称標準模型（MSSM）における低エネルギー超対称性の理論的動機をレビューし、ヒッグス粒子の質量および結合定数に対する放射修正の重要性を強調している。500 GeVの$e^+e^-$衝突機が、特に軽いヒッグス粒子と重いスフェルミオンを伴う状況下で超対称モデルを検証し、ヒッグス粒子を検出するための精度測定に不可欠であると主張している。

ABSTRACT

The motivations for low-energy supersymmetry and the main features of the minimal supersymmetric extension of the Standard Model are reviewed. Possible non-minimal models and the issue of gauge coupling unification are also discussed. Theoretical results relevant for supersymmetric particle searches at present and future accelerators are presented, with emphasis on the role of a proposed $\epem$ collider with $\sqrt{s} = 500 \gev$. In particular, recent results on radiative corrections to supersymmetric Higgs boson masses and couplings are summarized, and their implications for experimental searches are discussed in some detail. (Plenary talk at the Workshop on Physics and Experiments with Linear Colliders, Saariselkä, Lapland, Finland, 9--14 September 1991)

研究の動機と目的

• ゲージ結合定数の統一と自然性を含めた、低エネルギー超対称性の理論的動機をレビューすること。
• 最小超対称標準模型（MSSM）およびその拡張の素粒子物理学的性質を分析すること。
• 高エネルギー$e^+e^-$衝突機（$ \sqrt{s} = 500$ GeV）が超対称粒子を調べる実験的潜在能力を評価すること。
• 超対称モデルにおけるヒッグス粒子の質量および結合定数に及ぼす放射修正の影響を評価すること。
• 将来の線形衝突機における超対称ヒッグス粒子の検出戦略を導くこと。

提案手法

• 二ループ有効ポテンシャル技術を用いてMSSMにおけるヒッグス系への放射修正を分析する。
• スフェルミオン質量が重い場合のヒッグス質量予測および電弱対称性の破れへの影響を検討する。
• ゲージおよびヒッグスボソンの結合定数の高精度測定を通じて、500 GeVの$e^+e^-$衝突機が超対称粒子に感度を持つことを評価する。
• ゲージ結合定数の統一から得られる理論的制約を用いて、妥当な超対称パrameter空間を絞り込む。
• 素粒子物理学的モデルを用いて、線形衝突機における超対称粒子の生成断面積および崩壊チャネルを予測する。
• 特に軽いヒッグス状態および混合CP奇性状態を含む状況下で、MSSMにおけるヒッグス粒子の発見可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲージ結合定数の統一と自然性と関連して、低エネルギー超対称性の主な理論的動機は何ですか？
• RQ2 MSSMにおける放射修正は、ヒッグス粒子の質量および結合定数にどのように影響しますか？
• RQ3 500 GeVの$e^+e^-$衝突機が超対称ヒッグス粒子およびその他のスフェルミオンを発見する可能性はどの程度ですか？
• RQ4 MSSMの非最小的拡張は、ヒッグス系の素粒子物理学的性質および衝突機のシグネチャをどのように変化させますか？
• RQ5 線形衝突機で実施可能などの高精度測定が、MSSMを標準模型と区別する上で最も感受性が高いですか？

主な発見

• スフェルミオン質量が重い場合、放射修正によりMSSMにおける最も軽いヒッグス粒子の質量が著しく上昇し、LEPの上限を超える。
• ゲージ結合定数の統一との理論的整合性は、クォークおよびレプトンの超対称スペクトルが1–10 TeVの範囲にあることを支持する。
• 500 GeVの$e^+e^-$衝突機は、特に$\tan\beta$が大きく、ヒッグス状態が軽い状況下で、MSSMのヒッグス系を高精度で探査可能である。
• 500 GeVの$e^+e^-$衝突機でヒッグス粒子が発見されれば、低エネルギー超対称性の強力な証拠となり、MSSMのパrameter空間を制限する。
• この衝突機がフェルミオンおよびゲージボソンへのヒッグス結合定数を高精度で測定できる能力により、MSSMと標準模型を区別可能となる。
• 本論文は、このような衝突機がMSSMを検証し、超対称粒子の直接観測によって階層問題を解消する上で不可欠であると結論づけている。