[論文レビュー] Yukawa Quasi-Unification and Neutralino Relic Density

C. Pallis, M. E. Gómez|ArXiv.org|Mar 12, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、Yukawa準統一条件を達成するPati-Salamに基づく超対称性の統一理論を提案し、制約付き最小超対称標準模型（CMSSM）フレームワークを導出する。micrOMEGAsを用いて中性ノイドの残存密度を計算した結果、宇宙論的および物性論的制約を満たすのはμ > 0の場合に限られ、μ < 0の場合にはb → sγ崩壊と寒冷暗黒物質密度の組み合わせによる制約によって除外される。

ABSTRACT

The construction of a Supersymmetric Grand Unified Model based on the Pati-Salam gauge group is briefly reviewed and the low energy consequences of the derived asymptotic Yukawa quasi-unification conditions are examined. In the framework of the resulting Constrained Minimal Supersymmetric Standard Model, the cosmological relic density of the bino-like LSP is calculated and the results are explicitly compared with { t micrOMEGAs}. In addition to the Cold Dark Matter constraint, restrictions on the parameter space, arising from the Higgs boson masses, the SUSY corrections to $b$-quark mass, the muon anomalous magnetic moment and the inclusive decay $b o sγ$ are, also, investigated. For $μ&gt;0$, a wide and natural range of parameters is allowed. On the contrary, the $μ&lt;0$ case not only is disfavored from the present experimental data on the muon anomalous magnetic moment, but also, it can be excluded from the combination of the Cold Dark Matter and BR($b o s γ$) requirements.

研究の動機と目的

• Pati-Salamゲージ群に基づく超対称性の統一理論を構築し、漸近的Yukawa準統一条件（YQUCs）を予測すること。
• 制約付き最小超対称標準模型（CMSSM）におけるこれらのYQUCsの低エネルギー的帰結を導出すること。
• CMSSMフレームワーク内での中性ノイドの残存密度を計算し、micrOMEGAsの結果と比較すること。
• b → sγ崩壊、ミュオンの異常磁気モーメント、ヒッグス粒子の質量、およびbクォーク質量補正を含む、宇宙論的および物性論的観測を用いてCMSSMパラメータ空間を制約すること。
• μ > 0またはμ < 0のどちらの状況が、実験的および宇宙論的制約の組み合わせ下でも妥当であるかを特定すること。

提案手法

• モデルは、1つのヒッグスバイダブルットを用いてGUTスケールでYukawa統一を誘導するPati-Salam GUTであり、M_GUTでh_t = h_b = h_τが成立する。
• 得られたCMSSMパラメータはGUTスケールの条件から導出され、ソフト対称性破れ項における一様性が保持される。
• bino様の最軽い超対称粒子（LSP）の残存密度は、micrOMEGAsを用いて計算され、bクォーク質量への1ループSUSY補正を組み込む。
• 物性論的制約として、M_Zでの補正されたbクォーク質量、ミュオンの異常磁気モーメント（Δa_μ）、BR(b → sγ）の分岐比、ヒッグス質量の上限が適用される。
• パラメータ空間はm_LSP–Δ_τ₂平面でスキャンされ、実験的入力の95%信頼区間と理論的不確実性に基づいて制約が導出される。
• 分析には、更新されたmicrOMEGAsコードを用いた、BR(b → sγ)計算における更新されたQCDおよびSUSYリスキーリング補正が含まれる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Pati-Salam GUTにおけるYukawa準統一は、宇宙論的および物性論的制約と整合する可能なCMSSMパラメータ空間を導くことができるか？
• RQ2 SUSY補正によるbクォーク質量の変更は、Yukawa統一下でのμ > 0およびμ < 0の状況の妥当性にどのように影響するか？
• RQ3 ミュオンの異常磁気モーメントおよびBR(b → sγ)は、中性ノイドの残存密度に対する許容パラメータ空間にどのような影響を及えるか？
• RQ4 寒冷暗黒物質密度とBR(b → sγ)の制約を組み合わせた場合、μ < 0の状況は依然として妥当なままであるか？
• RQ5 α_s(M_Z)をその95%信頼区間（0.1145–0.1225）内で変化させると、μ > 0状況におけるm_LSPおよびΔ_τ₂の許容範囲はどのように変化するか？

主な発見

• μ > 0の場合、m_LSPは約159 GeVから720 GeVの範囲で、適用される制約に応じて変動するが、広範かつ自然なパラメータ空間が許容される。
• μ > 0の状況では、Ω_LSP h²へのSUSY補正を組み込んでも、残存密度計算における変化が無視できるほど小さいため、依然として妥当である。
• μ < 0の場合、BR(b → sγ)と寒冷暗黒物質密度の組み合わせによる制約によって、全パラメータ空間が除外される。これは重複領域が存在しないためである。
• μ < 0の状況では、寒冷暗黒物質制約によりm_LSP ≤ 873 GeVが上限として制約され、一方BR(b → sγ)はm_LSP ≥ 1305 GeVを要請しており、矛盾が生じる。
• α_s(M_Z)をその95%信頼区間（0.1145–0.1225）内で変動させると、μ > 0の許容領域が拡大し、m_LSPの上限がより高い値へと押し上げられる。
• このモデルは、μ < 0の状況がミュオンの異常磁気モーメントによる制約に加え、BR(b → sγ)と寒冷暗黒物質制約の不整合性によっても不利益であることを示している。