[논문 리뷰] General soft terms from Supergravity including D-terms

Emilian Dudaş, Sudhir K. Vempati|ArXiv.org|2005. 06. 03.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 18인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 초대칭 붕괴에 상당한 D-항 기여를 포함하는 초중력 이론에서 일반적인 소프트 항을 유도하며, D-항이 큰 스칼라- fermion 질량 분리도를 생성할 수 있음을 보여준다. 진공 에너지가 0이 되도록 요구함으로써, 비대칭 U(1) 대칭과 모듈리 안정화를 포함한 모델에서 큰 D-항을 가진 분할 초대칭을 실현할 수 있는 프레임워크를 제공한다.

ABSTRACT

We derive general expressions for soft terms in supergravity where D-terms contribute significantly to the supersymmetry breaking. Such D-terms can produce large splitting between scalar and fermionic partners in the spectrum. By requiring that supersymmetry breaking sets the cosmological constant to zero, we then parameterize the soft terms when D-terms dominate over F-terms or are comparable to them. We present an application of our results to the split supersymmetry scenario and briefly address the issue of moduli stabilisation.

연구 동기 및 목표

• 표준 초중력 소프트 항을 F-항 기여 외에 비영인 D-항 기여를 포함하도록 확장하기 위해.
• F-항만으로는 어려운 초중력 이론에서 큰 스칼라- fermion 질량 분리도를 달성하는 데 도전하는 것.
• D-항이 F-항과 균형을 이루거나 이를 초월할 수 있는 일관된 프레임워크를 구축하여 진공 에너지가 0이 되도록 하는 것.
• 비대칭 U(1) 대칭과 D-항 기반 붕괴를 포함한 모델에서 분할 초대칭의 실현 가능성 탐색하기.
• 대부분의 소프트 항에 큰 D-항 기여가 존재하는 상황에서 모듈리 안정화의 일관성 검토하기 — 특히 끈 이론 기반 모델에 관련됨.

제안 방법

• 아벨 U(1) 게이지 군과 D-항 기여를 포함한 초중력에서 소프트 질량, A-항, 게이지이노 질량에 대한 일반적인 표현을 유도한다.
• F-항과 D-항 기여를 모두 포함한 스칼라 포텐셜을 사용: $ V = e^G(G^M G_M - 3) + \frac{1}{2}\sum_A g_A^2 D_A^2 $.
• 진공 에너지가 0이 되도록 조건 $ \langle V \rangle = 0 $을 도입하여 보조 장과 D-항에 대한 제약 조건을 유도한다.
• 비대칭 U(1)_X, 은폐된 콪팅 세트, 그리고 타입 I 끈 이론에서의 자석장 D9-브라인을 포함한 모델에 이 형식을 적용한다.
• 역동적 수퍼포텐셜과 플럭스 기반 모듈리 안정화를 도입하며, D-항 포텐셜은 자석장 매개변수 k의 부호에 따라 달라진다.
• 두 경우를 분석: k > 0 (계층적인 작은 붕괴) 및 k < 0 (대규모 붕괴), 각각 다른 진공 구조와 D-항 우세성을 보여주며 후자의 경우 D-항이 지배적임을 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 초중력 이론에서 D-항이 분할 초대칭에 필요한 큰 스칼라- fermion 질량 분리도를 생성할 수 있는가?
• RQ2 D-항이 초대칭 붕괴에서 F-항을 초월할 때, 진공 에너지를 어떻게 상쇄시킬 수 있는가?
• RQ3 Fayet-Iliopoulos 항과 그 모듈리 의존성은 큰 D-항 기여를 가진 진공을 안정화하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 자석장 매개변수 k의 부호는 D-브라인 모델에서 초대칭 붕괴의 스케일에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 큰 D-항 기여가 소프트 항에 존재하는 모델에서 모듈리 안정화를 일관성 있게 달성할 수 있는가?

주요 결과

• k < 0 인 경우, $ \langle D_X \rangle \sim k\mu^2 $ 로 나타나 D-항이 지배적인 초대칭 붕괴 스케일을 생성한다.
• k < 0 인 경우, 소프트 스칼라 질량은 크며 D-항이 지배적으로 작용하여 무거운 스칼라를 가진 분할 초대칭 시나리오를 가능하게 한다.
• k < 0 인 경우의 진공은 $ \langle |\varphi|^2 \rangle \sim \Lambda^5 / (k^2 \mu^4) $ 로 안정되며, 이는 매개변수 k에 강한 의존성을 보인다.
• 소프트 질량에 대한 D-항 기여는 $ D_A (X^A_i + \cdots) G_{i\bar{j}} $ 비례하며, D-항이 클 경우에 크게 증폭된다.
• 진공 조건 $ \langle V \rangle = 0 $ 에 의해 강제로 F-항과 D-항의 기여가 정밀하게 균형을 이루어야만 진공 에너지가 0이 된다.
• 이 모델은 약한 척도의 페르미온과 $ \sim 10^9 $ GeV 에서 무거운 스칼라 파artner를 가진 일관된 분할 초대칭 시나리오를 실현한다 — 이는 D-항 붕괴에 의해 주도된다.