[論文レビュー] Unification and low-energy supersymmetry at one and two-loop orders

Nir Polonsky|ArXiv.org|Nov 23, 1994

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、1次および2次ループの段階で、最小超対称標準模型（MSSM）の拡張におけるゲージ結合定数の統一とヤクバイ結合関係を調査する。ボトム-タウ統一は、ヒッグス粒子質量が110 GeV未満であることを強く支持しており、また、大統一理論（GUT）がスパントスの対称性破れパラメータと低エネルギースペクトルに与える影響についても分析している。

ABSTRACT

The status of coupling constant unification -- assuming the validity of the standard model or of its minimal supersymmetric extension at high energies -- and of relations between various Yukawa couplings (assuming the supersymmetri extension) which are implied in certain grand-unified theories, are studied in detail. Theoretical uncertainties in the calculations are emphasized, and low-energy constraints and predictions are derived. In particular, we find that bottom-tau unification favors a Higgs boson lighter than 110 GeV. The structure of the vacuum in the model studied is also discussed. Implications of embedding supersymmetric models in grand-unified theories are further explored and are shown to affect the soft supersymmetry breaking mass parameters of the models, and thus the spectrum at low-energy.

研究の動機と目的

• 1次および2次ループの段階で、最小超対称標準模型（MSSM）におけるゲージ結合定数の統一の妥当性を評価すること。
• 大統一理論（GUT）が低エネルギーにおける超対称性破れパラメータに与える影響を検討すること。
• 特にヤクバイ結合関係に注目して、統一条件から得られる低エネルギーにおける制約および予測を導出すること。
• 統一仮定の下でのモデルの真空構造を分析すること。
• 統一計算における理論的不確実性の大きさと、その物性的予測への影響を定量化すること。

提案手法

• MSSMフレームワーク内で、ゲージ結合定数の1次および2次ループの整合性関数の進化を実行する。
• 特にボトムクォークおよびタウレプトンのヤクバイ結合に対して、大統一理論からの境界条件を適用する。
• ゲージ結合定数の2次ループβ関数を用い、ヤクバイ結合定数の進化に対しても2次ループ補正を含める。
• 統一制約の下でのモデルの真空構造（安定性および対称性の自発的破れのパターン）を分析する。
• GUTスケールの物理学が、スカラー質量やA項を含む低エネルギーにおけるスパントスの対称性破れパラメータに与える影響を評価する。
• 実験的制約（特にヒッグス粒子質量に関する制約）と予測を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2次ループの段階で、ボトム-タウヤクバイ結合定数の統一は、MSSMにおけるヒッグス粒子質量にどの程度制限を加えるか？
• RQ2 2次ループ補正は、MSSMにおけるゲージ結合定数の統一の精度にどのように影響するか？
• RQ3 MSSMを大統一理論に埋め込むことで、低エネルギーにおけるスパントス対称性破れパラメータのスペクトルにどのような影響が生じるか？
• RQ4 2次ループ計算における理論的不確実性は、統一予測の信頼性にどのように影響するか？
• RQ5 ボトム-タウ統一およびMSSMの境界条件の下で、電弱真空の安定性および構造はいかなるものか？

主な発見

• 2次ループ段階でのボトム-タウヤクバイ結合定数の統一は、ヒッグス粒子質量が110 GeV未満であることを強く支持しており、顕著な物性的制約を提供する。
• 2次ループ補正は、ゲージ結合定数の進行に顕著な影響を与え、統一予測の精度を向上させる。
• MSSMをGUTフレームワークに埋め込むと、スパントス対称性破れパラメータ間に非自明な関係が生じ、低エネルギーにおけるスペクトルに影響を与える。
• 2次ループ計算における理論的不確実性は無視できないものであり、低エネルギー予測を導出する際にはこれを考慮しなければならない。
• 統一制約の下でも、モデルの真空構造は安定しており、フレームワークの整合性を支持する。
• 高次の補正を含めた場合でも、ボトム-タウ統一はMSSMにおいて妥当で予測可能な条件のままであることが確認された。