[논문 리뷰] Masses and FCNC in Flavoured GMSB scheme

Tomasz Jeliński, Jacek Pawełczyk|arXiv (Cornell University)|2014. 06. 16.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 21인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 MSSM 물질의 세 가족 모두와 계층적인 양자수의 결합을 통해 작용하는 추가적인 ${\bar{5}}$ 메신저 다중체를 포함하는 맛이 있는 게이지 매체 초대칭 붕괴(GMSB) 모델을 연구한다. 고유한 양자수의 결합을 통해 유도된 양자군의 진화와 희귀한 렙톤 맛 위반 과정—특히 $\mu \to e\gamma$—의 제약 조건을 사용하여, $h_1 h_2 \lesssim 10^{-3}$라는 엄격한 상한선을 도출한다. 이는 스레프톤 영역에서의 맛 혼합을 강하게 제약하며, 자연스러운 계층적 양자수 모델과 일치한다.

ABSTRACT

We discuss a specific model of extended GMSB type in which 5bar component of one messenger vector pair is treated as an extra flavour. FCNC effects related to the superpotential couplings between 5bar messenger and i-th family of MSSM matter, h_i, are analysed. We find that the strongest limit, h_1h_2<10^{-3}, emerges from constraints on RR slepton contribution to radiative muon decay. The results are in agreement with simple models of hierarchical Yukawa interactions.

연구 동기 및 목표

• 특정 맛이 있는 GMSB 모델에서의 맛 변화 중성미온(CNC)을 분석하기 위해.
• 희귀 과정인 $\mu \to e\gamma$ 등의 실험적 제약 조건을 사용하여 메신저-맛 양자수 결합 $h_1$, $h_2$, $h_3$에 대한 현상물리적 제약 조건을 유도하기 위해.
• 가장 큰 결합인 $h_3$가 스파article 질량 스펙트럼에 미치는 영향을 평가하고, $h_3$에 대한 타당한 양자역학적 창문을 식별하기 위해.
• 이 모델의 예측을 단순한 계층적 양자수 모델과 비교하여, 특히 스레프톤 매개 FCNC의 맥락에서 분석하기 위해.

제안 방법

• 모델은 양자수 결합에서 계층적 구조를 가정한다: $y_1 \ll y_2 \ll y_3 \ll h_3 \sim 1$, $h_1 \ll h_2 \ll h_3$.
• 소프트 항목은 GUT 스케일 $M_Y$에서의 한 번의 루프 양자군 진화를 통해 계산되며, $F_X / \langle X \rangle = \xi$는 초대칭 붕괴 스푸리온 매개변수이다.
• 메신저-맛 결합 $h_1$, $h_2$, $h_3$를 포함하는 주로 일阶의 루프 다이어그램을 사용하여 $\delta^{e}_{RR}$ 스레프톤 질량 분리의 해석적 유도.
• $\mu \to e\gamma$ 브랜치 비율은 SPheno-3.3.0를 사용하여 계산되었으며, $|\delta^{e}_{RR}|$에 대한 제약 조건을 적용하여 $h_1 h_2$에 대한 제약 조건을 도출하였다.
• 수치적 스캔은 $h_1, h_2 \lesssim 0.2$ 범위에서 수행되었으며, 고정된 $h_3 = 0.1$ 및 $h_3 = 0.8$ 조건 하에 실험적 제한 $\mathrm{BR}(\mu \to e\gamma) < 5.7 \times 10^{-13}$과 비교하였다.
• 분석에는 해석적 추정과 수치적 검증이 모두 포함되었으며, FCNC의 주요 기여원인인 RR 스레프톤 영역에 중점을 두었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 맛이 있는 GMSB 모델에서 메신저-맛 양자수 결합 $h_1$, $h_2$, $h_3$에 대한 현상물리적 제약 조건은 무엇인가?
• RQ2 스레프톤 영역의 비대칭 소프트 질량이 $\mu \to e\gamma$와 같은 희귀 렙톤 맛 위반 과정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 가장 큰 결합인 $h_3$가 스파article 질량 스펙트럼과 양자역학적 안정성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 유도된 $h_1 h_2$ 제약 조건은 단순한 계층적 양자수 모델의 예측과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 모델에 대한 가장 강력한 제약 조건은 $\mu \to e\gamma$ 붕괴에서 유도되며, 브랜치 비율에 대한 실험적 제약 조건으로부터 $h_1 h_2 \lesssim 10^{-3}$로 도출된다.
• SPheno-3.3.0를 사용한 수치적 스캔은 $h_3 = 0.1$ 및 $h_3 = 0.8$ 조건에서 모두 $h_1 h_2 \lesssim 0.001$의 제약 조건을 확인하여 해석적 추정을 검증한다.
• RR 스레프톤 영역은 $\mu \to e\gamma$에 대한 주요 1루프 기여를 생성하므로, 맛 혼합의 가장 민감한 탐지 수단이 된다.
• 두 가지 타당한 양자역학적 창문이 식별되었으며, $0 < h_3 < 0.25$ 및 $0.75 < h_3 < 1$이다. 후자는 계층적 양자수 기대와 일치한다.
• 모델은 큰 $h_3$ 값이 매우 가벼운 스토퍼를 유도하지만, 힉스 보존 질량은 안정하게 유지된다고 예측한다.
• 결과는 단순한 계층적 양자수 모델과 일치한다. 예를 들어 $h_1 \sim \epsilon^4$, $h_2 \sim \epsilon^2$, $h_3 \sim 1$일 경우 $h_1 h_2 \sim 6 \times 10^{-5}$로, 이는 제약 조건 이내에 매우 잘 맞는다.