[논문 리뷰] A Simple Model of Dynamical Supersymmetry Breaking with the Generation of Soft Mass(es)

Yifan Cheng, Yan-Min Dai외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 07. 06.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 네 슈퍼필드 상호작용을 기반으로 하는 단순한 초대칭 모형을 제안하며, 이는 동적으로 초대칭을 깨뜨리고 同시에 부드러운 초대칭 위반 질량을 생성한다. 이 메커니즘은 복합 스핀-1 벡터 슈퍼필드와 슈퍼필드 크기 제곱의 D-항 농축에 기반하여, 외부의 부드러운 초대칭 위반 항 없이도 자발적인 초대칭 위반을 일으킨다.

ABSTRACT

We introduce a simple model of dynamical supersymmetry breaking. It is like a supersymmetric version of a Nambu--Jona-Lasinio model with a spin one composite. The simplest version of the model as presented here has a single chiral superfield (multiplet) with a four-superfield interaction. The latter has the structure of the square of the superfield magnitude square. A vacuum condensate of the latter is illustrated to develop giving rise to supersymmetry breaking with a soft mass term for the superfield. We report also the effective theory picture with a real superfield composite, illustrating the matching effective potential analysis and the vacuum solution conditions for the components. The nature of its fermionic part as the Goldstone mode is presented. Phenomenological application to the supersymmetric standard model is plausible.

연구 동기 및 목표

• 외부의 초대칭 위반 섹터 없이도 부드러운 질량을 생성하는 최소한의 동적 초대칭 위반 모형을 구축하기.
• 강한 네 슈퍼필드 상호작용이 초대칭 확장된 Nambu–Jona-Lasinio 모형에서 부드러운 초대칭 위반 항이 자연스럽게 유도될 수 있는지 탐색하기.
• 차원이 6인 상호작용을 가진 단일 캐럴 슈퍼멀티플렛이 동적 초대칭 위반과 함께 부드러운 질량 생성을 이끌 수 있는지 보여주기.
• 실수 슈퍼필드 복합체를 사용한 효과적 이론 그림을 분석하고, 효과적 포텐셜을 매칭하여 진동수 해를 유도하기.
• 특히 동적 힉스 및 스퀴어크 질량 생성의 맥락에서, 이러한 메커니즘이 초대칭 표준모형에 대해 현상학적으로 타당한지 평가하기.

제안 방법

• 게이지 불변성과 초대칭을 유지하는 형태의 네 슈퍼필드 상호작용 $ g^2 \int d^4\theta\, \Phi^\dagger_a \Phi^b \Phi^\dagger_a \Phi^b $ 를 갖는 초대칭 Nambu–Jona-Lasinio 유형 모형을 수립하기.
• D-항 성분 ($ \theta^2 \bar{\theta}^2 $) 을 상호작용에 도입하여, $ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ 의 농축을 통해 부드러운 질량 항을 생성할 수 있도록 하기.
• 농축 $ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ 를 위한 갭 방정식을 분석하여, 스칼라 성분에 대해 비영인 부드러운 질량 항이 유도됨을 보여주기.
• 복합 실수 슈퍼필드 $ U \sim \Phi^\dagger_a \Phi^a $ 를 사용한 효과적 이론을 구성하고, 효과적 포텐셜을 매칭하여 구성 성분의 진동수 조건을 도출하기.
• 복합 슈퍼필드의 페르미온 성분이 골드스티노(Goldstino)로 확인되어 초대칭의 동적 위반이 확인됨.
• 비추상적 동역학을 다루기 위해 큰 N 근사에서 정량적으로 신뢰할 수 있는, 퀘이즈드 평면 근사(유사하게 퀘이즈드 QED 근사)를 사용하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 단일 캐럴 슈퍼멀티플렛만을 가진 단순한 초대칭 모형이 네 슈퍼필드 상호작용을 통해 동적으로 초대칭을 깨뜨릴 수 있는가?
• RQ2 슈퍼필드 농축 $ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ 의 D-항 성분이 명시적 질량 항 없이도 스칼라 필드의 부드러운 질량 항을 생성하는가?
• RQ3 농축에서 유도된 복합 벡터 슈퍼필드는 스핀-1 복합 입자로 식별될 수 있으며, 그 역할은 무엇인가?
• RQ4 단일이고 최소한의 프레임워크 내에서 부드러운 초대칭 위반 질량과 동적 전자약 대칭 위반을 동시에 생성할 수 있는가?
• RQ5 복합 슈퍼필드 $ U $ 의 효과적 포텐셜 분석이 진동수 구조와 골드스티노 모드 존재를 어떻게 확인하는가?

주요 결과

• 모형은 D-항 성분 $ \langle \Phi^\dagger \Phi \rangle_D $ 의 농축을 통해 자발적인 초대칭 위반을 나타내며, 이는 스칼라 필드에 부드러운 질량 항을 생성한다.
• 부드러운 질량 항은 외부의 명시적 초대칭 위반 항이나 보조 섹터 없이도 네 슈퍼필드 상호작용에서 동적으로 유도된다.
• 복합 슈퍼필드 $ U $ 의 페르미온 성분은 골드스티노로 식별되어 초대칭의 동적 위반이 확인된다.
• 복합 실수 슈퍼필드 $ U $ 의 효과적 포텐셜 분석은 비자명한 진동수 해를 도출하며, 농축 형성과 일관된다.
• 이 모형은 스핀-1 복합 벡터 슈퍼필드가 동적 복합 입자로 존재함을 지지하며, 게이지 보손 복합성과의 가능성을 시사한다.
• 이 메커니즘은 현상학적 모형 구축에 유리하며, 최소한의 프레임워크 내에서 부드러운 질량과 가능성을 포함한 힉스 섹터를 완전히 동적으로 생성할 수 있어 계층 문제를 피할 수 있다.