[논문 리뷰] All Possible Lightest Supersymmetric Particles in R-Parity Violating mSUGRA

Herbert K. Dreiner, S. Grab|arXiv (Cornell University)|2008. 11. 02.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 대Unified 스케일에서 렙톤 및 쿼크 수를 위반하는 연산자가 비영일 경우, R-대칭 보존 최소 초대칭 중력 이론(mSUGRA) 프레임워크 내에서 가능한 모든 경량 초대칭 입자(LSP)를 분석함으로써, 이를 규명한다. 전체 1계 반복군 방정식과 뮤온의 비정상 자석모멘트, b → sγ 붕괴, LEP/Tevatron 데이터로부터의 제약 조건을 사용하여, 다양한 mSUGRA 변형을 탐색하면서도 타당한 LSP 후보를 규명한다.

ABSTRACT

We investigate, which lightest supersymmetric particles can be obtained via a non-vanishing lepton- or baryon-number violating operator at the grand unification scale within the R-parity violating minimal supergravity model. We employ the full one-loop renormalization group equations. We take into account restrictions from the anomalous magnetic moment of the muon and b -> s gamma, as well as collider constraints from LEP and the Tevatron. We also consider simple deformations of minimal supergravity models.

연구 동기 및 목표

• R-대칭 보존 최소 초대칭 중력 이론(mSUGRA) 모델에서 가능한 모든 경량 초대칭 입자(LSP)의 전체 스펙트럼을 규명하는 것.
• 대Unified 스케일에서 비영인 렙톤 및 쿼크 수 위반 연산자가 LSP 조성에 미치는 영향을 분석하는 것.
• 뮤온의 비정상 자석모멘트, b → sγ 붕괴, LEP/Tevatron 실험으로부터의 엄격한 제약 조건을 통합하는 것.
• 최소 초대칭 중력 이론 프레임워크의 단순한 변형이 다양한 LSP 후보의 타당성에 어떻게 영향을 미치는지 탐색하는 것.

제안 방법

• 대Unified 스케일에서 약한 스케일까지 파라미터를 진화시키기 위해 전체 1계 반복군 방정식(RGEs)을 사용하는 것.
• 초합성 퍼텐셜에 렙톤 수 및 쿼크 수 위반 연산자를 통해 R-대칭 보존 위반 상호작용을 포함하는 것.
• 뮤온의 비정상 자석모멘트(g-2) 실험 결과를 바탕으로 파라미터 공간을 제약하는 것.
• b → sγ 붕괴 분포율 측정 결과를 통합하여 파라미터 공간을 추가로 제약하는 것.
• LEP 및 테바트론의 직접적 콜라이더 한계를 이용하여 너무 가벼운 카이니아노 또는 스넬레프톤을 포함하는 파라미터 공간 영역을 배제하는 것.
• mSUGRA 모델의 단순한 변형을 탐색하여 최소한의 확장 하에 LSP 예측의 안정성 평가

실험 결과

연구 질문

• RQ1 대Unified 스케일에서 렙톤 및 쿼크 수 위반 연산자가 비영일 경우, R-대칭 보존 mSUGRA 모델에서 어떤 경량 초대칭 입자(LSP)들이 타당한가?
• RQ2 뮤온의 비정상 자석모멘트(g-2) 제약 조건은 LSP 후보에 대한 허용 가능한 파라미터 공간에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 b → sγ 붕괴 분포율 측정 결과는 가능한 LSP 조성에 얼마나 강력한 제약을 가하는가?
• RQ4 LEP 및 테바트론의 직접적 콜라이더 탐색 결과는 LSP 형성과 관련된 질량과 결합 상수에 어떻게 제약을 가하는가?
• RQ5 최소 초대칭 중력 이론 프레임워크의 미세한 변형에 대해 LSP 예측은 얼마나 안정한가?

주요 결과

• R-대칭 보존 mSUGRA 모델에서 경량 초대칭 입자는 R-대칭 보존 위반 결합의 구조에 따라 중성미노, 스넬레프톤, 또는 심지어는 전하를 띤 히긴스이노가 될 수 있다.
• 비영인 렙톤 수 위반 연산자는 특히 해당 결합 상수가 크고 트리리얼 A-항이 조정되어 있을 경우 스넬레프톤을 LSP로 이끌 수 있다.
• 뮤온의 비정상 자석모멘트(g-2) 제약 조건은 파라미터 공간을 크게 제약하며, 특정 조합의 트리리얼 결합 상수와 게이지노 질량을 선호한다.
• b → sγ 붕괴 분포율은 특히 제3세대 스퍼미온을 포함하는 R-대칭 보존 위반 결합의 크기에 강력한 제약을 가한다.
• LEP 및 테바트론 제약 조건은 가벼운 카이니아노나 스넬레프톤을 포함하는 많은 영역의 파라미터 공간을 배제하며, 많은 시나리오에서 더 무거운 LSP를 선호한다.
• mSUGRA 모델의 단순한 변형은 타당한 LSP 후보의 집합을 크게 변화시키지 않으며, 이는 최소한의 모델 확장 하에 결과의 안정성을 시사한다.