[논문 리뷰] A new type of stable Q balls in the gauge-mediated SUSY breaking

Shinta Kasuya, Masahiro Kawasaki|arXiv (Cornell University)|2000. 06. 13.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 게이지 매개 SUSY 붕괴 시나리오에서 새로운 유형의 안정된 Q-볼을 제안하며, 이를 '중력 매개 유형'이라 칭한다. 이 Q-볼은 에너지 당 전하량이 중력보 질량 m_{3/2} 와 같아 핵자 붕괴에 대해 안정되어 있으며, 이는 핵자 질량 이하일 수 있다. Q-볼은 동시에 암흑물질이자 우주의 비어리움 수치의 원천으로 기능하여 통합된 천체역학적 해결책을 제공한다.

ABSTRACT

We obtain a new type of a stable Q ball in the context of gauge-mediated SUSY breaking in MSSM. It is so-called gravity-mediation type of Q ball, but stable against the decay into nucleons, since the energy per unit charge is equal to gravitino mass m_{3/2}, which can be smaller than nucleon mass in the gauge-mediation mechanism. We consider the cosmological consequences in this new Q-ball scenario, and find that this new type of the Q ball can be considered as the dark matter and the source for the baryon number of the universe simultaneously.

연구 동기 및 목표

• 게이지 매개 SUSY 붕괴 모델에서 안정된 Q-볼 해를 탐색한다.
• Q-볼이 핵자로의 붕괴에 대해 천체역학적으로 안정한지 분석한다.
• 이러한 Q-볼이 동시에 암흑물질과 우주의 비어리움 비대칭성을 설명할 수 있는지 조사한다.

제안 방법

• 게이지 매개 SUSY 붕괴 프레임워크 내에서 에너지 당 전하량이 중력보 질량 m_{3/2} 와 같은 Q-볼 해를 식별한다.
• Q-볼의 에너지 당 전하량을 핵자 질량과 비교하여 핵자로의 붕괴에 대한 안정성을 분석한다.
• 게이지 매개 메커니즘을 사용하여 중력보 질량을 유도하고, 이것이 핵자 질량 이하임을 보장함으로써 안정성을 확보한다.
• Q-볼의 형성, 밀도, 장기적 안정성 등을 포함한 천체역학적 영향을 검토한다.
• Q-볼이 암흑물질 후보자이자 비어리움 수치의 원천으로서의 이중 역할을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 게이지 매개 SUSY 붕괴 모델에서 Q-볼이 핵자로의 붕괴에 대해 안정적으로 유지될 수 있는가?
• RQ2 Q-볼의 에너지 당 전하량이 핵자 질량 이하가 되기 위한 조건은 무엇인가?
• RQ3 이러한 Q-볼이 동시에 암흑물질 후보자이자 우주의 비어리움 수치의 기원이 될 수 있는가?
• RQ4 중력보 질량은 Q-볼의 안정성과 천체역학적 타당성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 새로운 Q-볼 유형의 형성과 밀도에 대한 천체역학적 제약 조건은 무엇인가?

주요 결과

• Q-볼은 에너지 당 전하량이 중력보 질량 m_{3/2} 와 같아 핵자 붕괴에 대해 안정되며, 이는 게이지 매개 SUSY 붕괴에서 핵자 질량 이하일 수 있다.
• 이 Q-볼 해는 게이지 매개 프레임워크에서 유래했음에도 불구하고, 중력 매개 유형에 속한다.
• Q-볼은 관측된 우주의 암흑물질 밀도를 설명할 수 있다.
• 동시에 우주의 비어리움 수치의 기원이 될 수 있다.
• 천체역학적 시나리오는 Q-볼의 일관된 형성과 장기적 안정성을 허용한다.