[논문 리뷰] A New Approach to mu-Bmu

Csaba Csáki, Adam Falkowski외 2명|ArXiv.org|2008. 09. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 38

한 줄 요약

이 논문은 게이지 매개 초대칭 깨짐(GMSB) 이론에서 $\mu$-$B_{\mu}$ 문제에 대한 새로운 해결책을 제안한다. $\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$ 조건을 허용함으로써, 힉스 필드가 초대칭 깨짐 세그먼트와 직접 결합할 경우 자연스럽게 큰 $m_{H_d}^2$ 가 나타나며, 이는 정밀 조정이 필요 없이 타당한 전자약 대칭 깨짐을 가능하게 한다. 이는 게이지 커플링의 통합을 유지하고 초대칭 플레처 및 $CP$ 문제를 피한다.

ABSTRACT

We present a new approach to the mu-Bmu problem of gauge mediated supersymmetry breaking. Rather than reducing the generically large contribution to Bmu we point out that acceptable electroweak symmetry breaking can be achieved with mu^2 << Bmu if at the same time Bmu << m_Hd^2. This hierarchy can easily appear in models where the Higgs fields are directly coupled to the supersymmetry breaking sector. Such models can yield novel electroweak symmetry breaking vacua, can deal with the supersymmetric flavor and CP problems, allow for gauge coupling unification, and result in distinct phenomenological predictions for the spectrum of superparticles.

연구 동기 및 목표

• 게이지 매개 초대칭 깨짐(GMSB) 이론에서 오랫동안 남아있던 $\mu$-$B_{\mu}$ 문제를 다루며, 일반적으로 $B_{\mu} \gg \mu^2$ 인 경우 전자약 대칭 깨짐(EWSB)을 방해한다는 점을 다루기 위함이다.
• EWSB와 일치하기 위해 $B_{\mu}$ 를 줄여야 한다는 기존의 가정을 도전하며, 소프트 질량의 계층을 통해 문제를 해결할 수 있음을 제안한다.
• 특히 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 인 경우, $B_{\mu} \gg \mu^2$ 이더라도 EWSB를 달성할 수 있는지 탐구한다. 이는 정밀 조정이 필요 없음을 의미한다.
• 이러한 시나리오가 힉스 필드가 초대칭 깨짐 세그먼트와 직접 결합하는 GMSB 모델에서 자연스럽게 실현됨을 보여준다.
• 이 해결책이 초대칭 플레처 및 $CP$ 문제를 재활성화하지 않으며, 특별한 물리적 예측을 낳는지 확인한다.

제안 방법

• EWSB 조건을 만족시키기 위해 새로운 질량 계층을 제안한다: $\mu^2 \sim \epsilon \Lambda_H$, $B_{\mu} \sim \epsilon \Lambda_H^2$, $m_{H_u}^2 \sim \epsilon^2 \Lambda_H^2$, $m_{H_d}^2 \sim \Lambda_H^2$, 여기서 $\epsilon \ll 1$ 이다.
• 나무 단계의 힉스 진공 방정식(Eq. 2 및 Eq. 3)을 사용하여, $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 인 경우 $\sin 2\beta \approx 2B_{\mu}/(2|\mu|^2 + m_{H_u}^2 + m_{H_d}^2)$ 가 성립함을 보여준다.
• EWSB 안정성 조건인 $2|\mu|^2 + m_{H_u}^2 + m_{H_d}^2 > 2B_{\mu}$ 가 $B_{\mu}$ 가 $m_{H_d}^2$ 에 비해 매개변수적으로 억제되면서 성립함을 주장한다.
• 히iggs 필드가 초대칭 깨짐 세그먼트와 직접 연결되는 구체적인 모델 실현을 제시하여, 필요한 질량 계층이 자연스럽게 유도됨을 보여준다.
• renormalization group 연속을 통해 $m_{H_u}^2$ 가 약한 스케일에서 음수가 되지 않고 양수로 유지됨을 보이며, 음수 소프트 질량이 필요 없음을 보여준다.
• SuSpect를 사용하여 샘플 스펙트럼을 생성하여, 이 시나리오의 물리적 타당성을 설명하며, 스쿼크 및 스레프톤 질량이 왜소화된 경우와 정밀 조정이 감소된 경우를 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존의 가정과 반대로 $B_{\mu} \gg \mu^2$ 인 경우 GMSB 모델에서 전자약 대칭 깨짐이 달성될 수 있는가?
• RQ2 특히 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 라면, $B_{\mu} \lesssim \mu^2$ 가 필요 없이 EWSB 조건(Eq. 2 및 Eq. 3)을 만족시킬 수 있는가?
• RQ3 직접적인 힉스-초대칭 깨짐 세그먼트 결합이 있는 GMSB 모델에서 $\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$ 의 질량 계층이 자연스럽게 유도될 수 있는가?
• RQ4 이 접근법은 초대칭 플레처 및 $CP$ 문제를 재활성화하지 않으며, 게이지 커플링의 통합과 일치하는가?
• RQ5 이 시나리오의 특별한 물리적 서식은 무엇인가? 예를 들어 힉스 히진로의 질량, 힉스 세그먼트의 구조, 스쿼크 질량에 대한 수정 사항 등.

주요 결과

• 질량 계층 $\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$ 는 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 의 영향으로 인해 정밀 조정 없이도 성공적인 전자약 대칭 깨짐을 가능하게 하며, EWSB 안정성 조건이 만족됨을 보여준다.
• 관계 $\tan\beta \approx m_{H_d}^2 / B_{\mu} \approx 1/\epsilon$ 는 $\epsilon \ll 1$ 인 경우 큰 $\tan\beta$ 를 유도하며, 이는 EWSB 조건과 일치한다.
• $B_{\mu}^2 > (|\mu|^2 + m_{H_u}^2)(|\mu|^2 + m_{H_d}^2)$ 조건은 $m_{H_u}^2$ 가 양수일 때도 성립할 수 있으며, 양변 모두 $\epsilon^2 \Lambda_H^4$ 의 주요 순서로 표현된다.
• 구체적인 모델 실현을 통해 힉스 필드가 초대칭 깨짐 세그먼트와 직접 연결될 경우 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 가 자연스럽게 나타남을 보여준다.
• SuSpect로 생성한 샘플 스펙트럼은 $m_{H_u}^2$ 가 약한 스케일에서 여전히 양수임을 보이며, $\mu$ 는 작고, $m_{A^0} \sim m_{H_d}^2 \gg \text{TeV}$ 이므로 편성자 힉스가 무거움을 나타낸다.
• 이 시나리오는 특별한 물리적 서식을 낳는다: 분리된 두 번째 힉스 두중자, 비교적 가벼운 힉스 히진로, 전통적인 질량 합 규칙의 심각한 위반, 스바텀 및 스토우 질량에 대한 강화된 수정 사항.