[논문 리뷰] D-term assisted Anomaly Mediation in E6 motivated models

Masaki Asano, T. Kikuchi외 1명|ArXiv.org|2008. 07. 31.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 39인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 E6에 기반한 GUT 모형에서 D-항성 보조 이상성 중력 매개 현상(scenario)을 제안하며, E6 통합에서 유래한 추가적인 U(1)S D-항이 타키온성 행동을 방지하기 위해 스렙톤 질량을 안정화시킨다. 이 D-항을 도입함으로써, 왼쪽-오른쪽 스펙트론 질량 분리가 발생하는 고유한 스펙트론 질량 스펙트럼이 생성되며, 이는 고유한 LHC 서명을 제공한다. 이 모형은 WMAP에 일치하는 어두운 물질 잔류 밀도를 달성하며, 비열역학적 생성 메커니즘을 통해 가벼운 중성차 어두운 물질을 가능하게 한다.

ABSTRACT

We investigate effects of D-term contributions to the anomaly mediated supersymmetry breaking scenario. If we introduce an E6 GUT motivated D-term, it is possible that slepton mass squared is positive at weak scale even if there are no other D-term contributions. Moreover, as a consequence of additional D-term contributions to scalar masses, we obtain various soft supersymmetry breaking mass spectra, which are different from those obtained in the conventional anomaly mediation scenario. Then there would be a distinct signature of this scenario at the LHC. For example, in several cases, there exist mass splittings between the right-handed sfermion and the left-handed sfermion. We also discuss some characteristic features of the neutralino dark matter in this model.

연구 동기 및 목표

• 기존의 이상성 중력 매개 초대칭 위반(AMSB)에서 타키온성 스렙톤 문제를 해결하기 위해 추가 D-항 기여를 도입하기 위해.
• 표준 U(1)Y 및 U(1)B-L 항을 초월하여 E6 GUT 대칭에서 유래한 U(1)S D-항의 현상학적 의미를 탐색하기 위해.
• 이 새로운 D-항이 부드러운 초대칭 위반 질량 스펙트럼을 어떻게 수정하고 LHC에서 관측 가능한 서명을 이끌어내는지 조사하기 위해.
• 가장 가벼운 중성차가 어두운 물질 후보로 가능한지 잔류 밀도를 평가하고 WMAP 데이터와의 일치성을 평가하기 위해.
• 특히 비열역학적 생성 메커니즘을 통해 가벼운 중성차 어두운 물질이 이 시나리오에서 타당한지 결정하기 위해.

제안 방법

• 모형은 E6 GUT에서 유래한 U(1)S 게이지 대칭을 도입하며, 그 D-항 기여는 Fayet-Iliopoulos 메커니즘을 통해 스칼라 질량에 계산된다.
• 부드러운 초대칭 위반 질량은 U(1)Y, U(1)B-L, U(1)S 대칭의 D-항 기여를 포함한 수정된 이상성 중력 매개 프레임워크를 사용해 계산된다.
• 스칼라 질량 제곱 항은 이상성 중력 기여와 D-항 기여의 합으로 유도되며, D-항은 αY, αB-L, αS로 매개변수화된다.
• 스펙트론 질량 스펙트럼은 ISAJET 7.75를 사용해 수치적으로 계산되며, 스펙트론 질량 분리와 치랄 구조에 중점을 둔다.
• 어두운 물질 잔류 밀도는 미크로오메가스를 사용해 열역학적 및 비열역학적 생성 메커니즘을 고려해 평가된다.
• ΩCDMh²에 대한 WMAP 제약 조건을 만족하는 (DY, DB-L, DS)의 매개변수 공간을 스캔한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 E6 GUT에서 유래한 U(1)S D-항만으로도 U(1)Y 및 U(1)B-L D-항을 추가로 요구하지 않고도 타키온성 스렙톤 질량을 안정화시킬 수 있는가?
• RQ2 U(1)S의 D-항 기여가 부드러운 초대칭 위반 질량 스펙트럼, 특히 왼쪽-오른쪽 스펙트론 질량 분리에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 이러한 수정된 질량 스펙트럼으로부터 유도되는 고유한 LHC 서명은 무엇이며, 특히 쿼크 및 스렙톤 붕괴에서 어떻게 나타나는가?
• RQ4 이 모형에서 가장 가벼운 중성자는 타당한 어두운 물질 후보가 될 수 있는가, 그리고 관측된 잔류 밀도를 달성할 수 있는가?
• RQ5 비열역학적 생성을 고려할 경우, 가벼운 중성자 어두운 물질이 WMAP 데이터와 일치할 수 있는가?

주요 결과

• U(1)S D-항만으로도 타키온성 스렙톤 질량을 안정화시킬 수 있으며, U(1)Y 및 U(1)B-L D-항을 추가로 요구하지 않는 더 경제적인 방법으로 타키온 문제를 해결한다.
• 왼쪽-오른쪽 스펙트론 간의 질량 분리가 상당히 발생하여, 오른쪽 스쿼크 붕괴에서 제트 또는 레프톤 다중도와 같은 고유한 붕괴 패tern이 발생한다.
• 열역학적 시나리오에서는 중성자가 무거울 경우에만(즉, M_SUSY ≈ 5 TeV) 가장 가벼운 중성자의 잔류 밀도가 WMAP 데이터와 일치하며, 이는 빠른 Wino-유사 붕괴로 인한 것이다.
• 모듈라이 붕괴에서 유래한 비열역학적 생성 메커니즘을 통해 LSP 중성자의 가벼운 어두운 물질 후보가 가능해지며, 이는 낮은 M_SUSY 조건에서도 성립한다.
• 이 모형은 치랄 질량 분리로 인해 LHC에서 고유한 서명을 예측하며, 특히 스펙트론 부문에서 관측 가능하며 전통적인 AMSB와의 구별이 가능하다.
• 매개변수 공간 (αY, αB-L, αS)는 비열역학적 생성을 포함할 경우 WMAP에 일치하는 어두운 물질를 위한 타당한 해를 허용한다.