[논문 리뷰] Flavorful Supersymmetry

Yasunori Nomura, Michele Papucci외 1명|University of North Texas Digital Library (University of North Texas)|2007. 12. 13.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 '맛이 풍부한 초대칭'을 제안한다. 이 프레임워크에서는 쿼크와 렙톤의 요카다 상호작용을 억제하는 동일한 물리가, 맛을 위반하는 초대칭 깨짐 매개변수를도 함께 억제한다. 고에너지 스케일 연장자들을 통해 맛의 구조를 초대칭 깨짐과 연결함으로써, 자연스럽게 FCNC와 CP 위반이 억제되며, 실험적 제약을 피할 수 있는 넓은 매개변수 영역이 가능해진다. 이 모형은 LHC에서의 특징적인 서명을 예측한다. 특히, 수명이 긴 양성 라플론과 NLSP의 붕괴에서 발생하는 단색 전자 또는 뮤온이 포함되어 있으며, 이는 이 메커니즘의 결정적 신호가 될 수 있다.

ABSTRACT

Weak scale supersymmetry provides elegant solutions to many of the problems of the standard model, but it also generically gives rise to excessive flavor and CP violation. We show that if the mechanism that suppresses the Yukawa couplings also suppresses flavor changing interactions in the supersymmetry breaking parameters, essentially all the low energy flavor and CP constraints can be satisfied. The standard assumption of flavor universality in the supersymmetry breaking sector is not necessary. We study signatures of this framework at the LHC. The mass splitting among different generations of squarks and sleptons can be much larger than in conventional scenarios, and even the mass ordering can be changed. We find that there is a plausible scenario in which the NLSP is a long-lived right-handed selectron or smuon decaying into the LSP gravitino. This leads to the spectacular signature of monochromatic electrons or muons in a stopper detector, providing strong evidence for the framework.

연구 동기 및 목표

• 약한 규모 초대칭에서 맛과 CP 문제를 해결하기 위해, 일반적인 소프트 항목이 과도한 FCNC와 CP 위반을 일으키는 문제를 다루기 위해.
• 동일한 역학이 요카다 상호작용을 억제하는 것과 동시에 맛을 위반하는 소프트 질량을 억제하는 메커니즘을 제안함으로써, 명시적 맛 유니버설리티가 필요로 하는 것을 피하기 위해.
• 기대와는 달리, 현재의 실험 제약 조건 하에서도 매개변수 공간의 상당 부분이 유효하다는 것을 보여주기 위해.
• 특히 중력보가 LSP이고 오른쪽 수염 라플론이 NLSP인 상황에서 LHC에서의 특징적인 충돌기 서명을 규명하기 위해.
• 초대칭 파artner 질량의 맛 구조를 라플론 생성 및 붕괴의 정밀 측정을 통해 탐색할 수 있는 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 쿼크와 렙톤 질량의 원인이 되는 물리—비게이지 상호작용의 억제를 암시함—이 고에너지 스케일 $M_*$에서 소프트 깨짐 항목을 억제한다고 가정하며, 여기서 $M_* \gtrsim M_U \approx 10^{16}$ GeV이다.
• 억제된 연장자들을 사용하여 소프트 깨짐 라그랑지안을 모델링하며, $F$-항성 기대값을 가진 캐리얼 수퍼필드 $X$를 포함한다. 억제 인자 $\epsilon_{\Phi}$, $\epsilon_{H_u}$, $\epsilon_{H_d}$ 가 소프트 항목의 크기를 제어한다.
• 삼중선 소프트 항목을 생성하는 초원리 상호작용 커플링 $\zeta_u$, $\zeta_d$, $\zeta_e$ 가 억제되어 맛을 위반하는 기여가 감소함을 강제한다.
• 고에너지 스케일에서 약한 스케일까지의 양자역학적 군집화를 통해, 게이지노 질량에서 기인한 맛 유니버설 기여를 양자역학적 군집화로 생성한다.
• 결과로 유도된 초대칭 파artner 스펙트럼을 분석하며, 오른쪽 수염 라플론 간 질량 분리와 중력보가 가장 가벼운 초대칭 입자(LSP)로서의 역할을 중심으로 한다.
• NLSP가 중력보로 붕괴하는 것을 고려하여 LHC 서명을 평가하며, 특히 장수 입자인 음성 라플론과 맛을 위반하는 붕괴에서 발생하는 단색 최종 상태에 주목한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 쿼크와 렙톤의 요카다 상호작용을 억제하는 동일한 메커니즘이, 초대칭 깨짐에서 맛을 위반하는 소프트 항목을 억제할 수 있는가?
• RQ2 현재의 맛 변화 및 CP 위반 과정에 대한 실험 제약 조건 하에서, 어떤 부분의 매개변수 공간이 유효한가?
• RQ3 중력보가 LSP일 경우, 이 프레임워크에서 어떤 특징적인 충돌기 서명이 나타나는가?
• RQ4 오른쪽 수염 라플론 간 질량 분리는 기존의 시나리오와 어떻게 다를 수 있으며, 그 결과는 탐지에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 LHC 또는 선형 충돌기에서 라플론 생성 및 붕괴의 정밀 측정을 통해 초대칭 파artner 질량의 맛 구조를 탐색할 수 있는가?

주요 결과

• 동일한 억제 메커니즘이 요카다 상호작용을 제어하는 것과 동시에 맛을 위반하는 소프트 항목을 억제하므로, 정밀 조정이나 명시적 맛 유니버설리티가 필요로 하지 않아, 매개변수 공간의 광범위한 영역이 유효하다.
• 이 모형은 오른쪽 수염 라플론 간에 상당한 질량 분리를 예측하며, 가장 가벼운 것이 $\tilde{e}_R$, $\tilde{\mu}_R$, 또는 $\tilde{\tau}_R$ 가 될 수 있으며, 이는 소프트 항목의 맛 구조에 따라 달라진다.
• 만약 가장 가벼운 오른쪽 수염 라플론이 NLSP이고 중력보로 붕괴한다면, 그 수명은 100초를 초과할 수 있으며, LHC에서 붕괴 체인을 완전히 재구성할 수 있다.
• 이 모형은 중력보가 LSP인 경우, 맛을 위반하는 NLSP 붕괴에서 기인한 단색 전자 또는 뮤온의 뚜렷한 서명을 유도하며, 이는 결정적 신호가 된다.
• 중력보 질량은 일반적으로 $m_{3/2} \sim 10^{-2}$에서 $10^{-3}$ 배 수준의 일반 초대칭 파artner 질량이며, 이는 중력보가 TeV 스케일 이하의 질량을 가지며 LSP일 가능성이 높다는 것을 시사한다.
• 특히 장수 입자를 포함한 위상에서의 라플론 생성 및 붕괴 정밀 측정은 초대칭 파artner 질량의 맛 구성요소를 탐색할 수 있으며, 맛의 기원에 직접적인 창을 제공한다.