[논문 리뷰] Flavour Changing Neutral Currents and Inverted Sfermion Mass Hierarchy

Piotr H. Chankowski, Kamila Kowalska외 2명|ArXiv.org|2005. 07. 11.

Rocket and propulsion systems research인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 계층적인 양자수축 상수를 가진 MSSM에서 D-항 초대칭 붕괴에 의해 유도된 반전된 스퍼미온 질량 계층 구조를 고려하여, 맛이 변하는 중성미온(CFCN) 및 CP 위반 현상에 대해 연구한다. 다수의 10 TeV 수준의 스퍼미온 질량 영역에서는 FCNC 및 CP 제약 조건이 크게 완화되지만, 특히 양자수축 위상과 비대칭 스퍼미온 질량이 일관되지 않을 경우, 제1세대 스쿼크는 몇 10 TeV 수준이어야 실험적 제약 조건을 충족시킬 수 있다.

ABSTRACT

We study the contraints on non-flavour-blind soft supersymmetry breaking terms coming from flavour and CP violating processes in the presence of hierarchical Yukawa couplings, and quantify how much these constraints are weakened in the regions of the MSSM parameter space characterized by heavy gauginos and multi-TeV sfermion masses, respectively. We also study the inverted sfermion mass hierarchy scenario in the context of D-term supersymmetry breaking, and show that generic hierarchical Yukawa couplings with arbitrary phases require first generation squarks in the few 10 TeV range.

연구 동기 및 목표

• 계층적인 양자수축 상수와 비일관된 소프트 항을 가진 MSSM에서 FCNC 및 CP 위반 과정의 억제 정도를 정량화하는 것.
• 첫 번째 두 세대가 세 번째 세대보다 무거운 반전된 스퍼미온 질량 계층이 초대칭 맛 문제를 완화시킬 수 있는지 평가하는 것.
• D-항 초대칭 붕괴 메커니즘이 그러한 반전 계층을 생성하면서도 실험적 제약 조건과 일관성을 유지할 수 있는지 평가하는 것.
• 특히 제1세대 스쿼크의 경우, ΔmK, εK, 및 μ→eγ에 대한 제약 조건을 충족시키기 위해 필요한 스퍼미온 질량 척도를 결정하는 것.

제안 방법

• 자발적 수평 U(1) 대칭 붕괴에 기반한 계층적인 양자수축 텍스처 모델을 사용하며, ε ≈ λ ≈ 0.22로 설정하고 MSSM 수퍼필드에 특정 수평 전하를 할당한다.
• D-항 초대칭 붕괴를 도입하여 반전된 스퍼미온 질량 계층을 생성하며, 첫 번째 두 세대가 무거운 반면 세 번째 세대 스퍼미온은 가벼운 구조를 확보한다.
• 다양한 mD(제1세대 스퍼미온 질량)와 mF/mD 비율에 대해 FCNC 관측량(ΔmK, εK, ΔmD, BR(μ→eγ))의 수치적 분석을 수행한다.
• 비대칭 스퍼미온 질량 행렬의 요소와 양자수축 계수를 [0.3, 3] 범위 내에서 무작위로 변형하여 일반적인 위상 및 맛의 구조를 탐색한다.
• GUT 스케일에서 약한 스케일까지의 양자역학적 군 수축을 고려하여 양자수축 상수의 러닝을 반영한다.
• 두 영역을 비교한다: 저질량 스퍼미온(m ~ 500 GeV)과 무거운 가우지노(M1/2 > 800 GeV)를 가진 경우, 그리고 고질량 스퍼미온(m > 10 TeV)과 가우지노 질량 제약 없이 진행되는 경우.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 D-항 붕괴에 의해 유도된 반전된 스퍼미온 질량 계층이 계층적인 양자수축 상수를 가진 MSSM에서 위험한 FCNC 및 CP 위반 과정을 억제할 수 있는가?
• RQ2 임의의 위상과 비일관된 소프트 항이 존재하는 상황에서, ΔmK, εK, 및 μ→eγ에 대한 실험적 제약 조건을 충족시키기 위해 필요한 스퍼미온 질량 척도, 특히 제1세대 스쿼크의 경우는 무엇인가?
• RQ3 비대칭 스퍼미온 질량과 대각선 질량 분리에 대한 제약 조건은 양자수축 텍스처와 소프트 붕괴 매개변수의 선택에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ4 무거운 가우지노 또는 무거운 스퍼미온이 각각 FCNC 및 CP 제약 조건을 얼마나 완화시키는가?
• RQ5 D-항 메커니즘이 정밀 조정이 필요 없이도 유효한 반전 계층을 생성하면서도 맛 및 CP 관측량과 일치하는가?

주요 결과

• D-항 붕괴에 의해 유도된 반전된 스퍼미온 질량 계층은 스퍼미온 질량 행렬의 비대칭 항을 추가로 mF²/mD² 요소로 억제하여 FCNC 기여를 감소시킨다.
• mD ≳ 5 TeV일 경우 MSSM 기여는 ΔmK 및 BR(μ→eγ)에 대해 제어 가능하지만, 양자수축 및 비대칭 항의 큰 위상 때문에 εK는 몇 10 TeV 수준의 mD가 필요하다.
• mD ≳ 5 TeV이더라도 εK는 엄격한 제약 조건을 유지하며, 이는 mQ₁ ≈ 1.7mD 및 mD₁ ≈ 2mD를 요구하여 제1세대 스쿼크가 몇 10 TeV 수준이어야 함을 의미한다.
• 2중계 수렴군 효과는 가벼운 스토퍼, 왼쪽 스바텀, 오른쪽 스토우스의 기여를 증폭시켜, 첫 번째 두 세대가 무거운 경우에도 중요한 기여를 하게 한다.
• 첫 번째 두 세대의 스쿼크는 질량이 약 10 TeV 이하일 경우를 제외하고 LHC에서 관측 가능하지 않지만, 일부 스칼라 초대칭 파art너는 여전히 관측 가능할 수 있다.
• 결과적으로 반전 계층 시나리오는 제1세대 스쿼크가 매우 무거워야 유의미하며, 허용 가능한 매개변수 공간은 특정한 양자수축 텍스처와 위상 구조에 크게 의존한다.