[論文レビュー] Weak-Scale Supersymmetry: Theory and Practice

Jonathan Bagger|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 23

ひとこと要約

この論文は、標準模型における階層問題を解決するための弱尺度超対称性を提示する。超対称性は、パートナーパarticleのループによってヒッグス粒子質量の二次的発散補正をキャンセルすることで、その問題を解消する。超場の技法を用いて最小限の超対称標準模型（MSSM）を構築し、加速器実験での探索の期待値を提示する。超対称性がテルのスケール近くに実現される場合、微調整は回避可能である。

ABSTRACT

These lectures contain an introduction to the theory and practice of weak-scale supersymmetry. They begin with a discussion of the hierarchy problem and the motivation for weak-scale supersymmetry. They continue by developing the coset approach to superfields. They use superfield techniques to construct the minimal supersymmetric version of the standard model and to discuss soft supersymmetry breaking and its implications. The lectures end with a brief survey of expectations for future collider experiments.

研究の動機と目的

• ヒッグス粒子質量が量子補正に対して不自然に敏感であるという階層問題の解決策として、弱尺度超対称性を動機づけること。
• フェルミオン質量はU(1)チャイral対称性によって保護されるが、スカラー質量には保護がないことの説明から、ヒッグス粒子質量に二次的発散が生じることを示すこと。
• ボソンとフェルミオンのループ補正の間でキャンセルが起こることで、これらの発散が超対称性によってキャンセルされることを示すこと。
• 超場の技法を用いて最小限の超対称標準模型（MSSM）を構築し、ソフト対称性破れ項を分析すること。
• 将来の加速器実験が、テルスケールにおける超対称スペクトルをどのように探査するかの期待を概説すること。

提案手法

• ヒッグス粒子質量の階層問題を一重ループ補正を通じて説明するための玩具的モデル（複素スカラーとワイルフェルミオンを含む）。
• 超場を用いたコセットアプローチを適用し、超対称場理論を体系的に構築すること。
• フェルミオンおよびスカラー質量の一次補正を導出し、対数発散と二次発散の挙動を示すこと。
• スカラーとフェルミオンのループ間のキャンセル機構を導入し、すべての次数で成立させるために、超対称性という対称性が必要であることを示すこと。
• 超場形式を用いて最小限の超対称標準模型（MSSM）を構築し、ソフト破れ項を分析すること。
• 二成分スピノル表記とσ行列に関する恒等式を用いて、ラグランジアンにおけるローレンツ的およびカイラリティ構造を扱うこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ標準模型におけるヒッグス粒子質量はプランクスケールに比べて不自然に小さいのか？
• RQ2 保護対称性が存在しない場合、スカラー質量補正に二次的発散が生じる理由は何か？
• RQ3 これらの発散をキャンセルし、電弱スケールとプランクスケールの間の階層を安定化させるために必要な対称性は何か？
• RQ4 超場を用いた場の理論フレームワークにおいて、超対称性を一貫して実装する方法は何か？
• RQ5 将来の加速器実験で予想される超対称粒子のシグネチャーや質量スペクトルは何か？

主な発見

• フェルミオン質量の一次補正は対数発散であり、U(1)チャイral対称性によって保護され、自然に小さくなる。
• スカラー質量の一次補正は二次発散であり、保護されないため、新物理が介入しない限り階層問題が生じる。
• 超対称性により、スカラーとフェルミオンのループ補正がキャンセルされ、質量がスーパーポテンシャルの結合定数によって関係付けられる場合、二次発散がキャンセルされる。
• このキャンセルには、ボソンとフェルミオンを関連付ける対称性が必要であり、これにより標準模型のすべての粒子に対して超パートナーパarticleが予測される。
• 超場の技法を用いて最小限の超対称標準模型（MSSM）を構築でき、ソフト破れ項は階層を維持する。
• 将来の加速器、例えばLEP 200、フェルミラブ・メインインジェクタ、および高出力のテバトロンは、テルスケールにおける超対称スペクトルを調べられると予想される。