[논문 리뷰] Minimal Flavor Violation as an alternative to R-parity

Christopher Smith|arXiv (Cornell University)|2015. 05. 07.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 2인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 MSSM에서 R-대칭을 최소 flavor 위반(Minimal Flavor Violation, MFV)으로 대체할 수 있음을 제안하며, 임의의 대칭을 도입하지 않고도 flavor-changing neutral currents와 양성자 붕괴를 자연스럽게 억제한다. MFV를 적용함으로써 모형은 양성자 안정성을 설명하고, 단일 스토퍼 공진 상태 생성을 핵심 서명으로 예측함으로써 초대칭 탐색 전략을 단순화한다.

ABSTRACT

A peculiar aspect of the MSSM, the simplest supersymmetric extension of the Standard Model, is that it is usually defined including an ad hoc symmetry, R-parity, whose sole purpose is to forbid rapid proton decay. This symmetry deeply alters the phenomenology of the MSSM, and renders the experimental search strategies quite involved. Besides, the MSSM suffers from a number of flavor puzzles. Generically, the superparticle contributions to Flavor Changing Neutral Currents (FCNC) are too large compared to experiment, both in the quark and lepton sectors. The Minimal Flavor Violation (MFV) hypothesis aims at suppressing these contributions, and when enforced as a symmetry principle, achieves this in a very natural and systematic way. In this talk, it will be shown that imposing MFV is not only able to suppress supersymmetric contributions to FCNC, it also naturally explains the apparent stability of the proton. As a result, R-parity can be avoided altogether, motivating the search for supersymmetry through simpler channels, like for example single stop resonant production, whose strength is predicted by MFV.

연구 동기 및 목표

• R-대칭이 초대칭 붕괴를 방지하기 위해 유일하게 도입되는 바람에 생기는 인위적인 성격을 해결하기 위해.
• 특히 쿼크 및 렙톤 부문에서 초대칭 기여로 인한 큰 flavor-changing neutral current(FCNC) 문제를 해결하기 위해.
• MFV 대칭이 R-대칭을 요구하지 않고도 FCNC를 자연스럽게 억제하고 양성자 안정성을 유지할 수 있는지 조사하기 위해.
• MFV 프레임워크 하에서 초대칭을 위한 더 단순하고 예측 가능한 실험적 탐색 채널을 규명하기 위해.

제안 방법

• MSSM에 최소 flavor 위반(Minimal Flavor Violation, MFV) 가정을 대칭 원리로 구현하여, 양성자 상수와 스퍼미온 질량 행렬이 표준모형의 양성자 상수에 함수로서 제한되도록 한다.
• MFV 구조를 사용하여 쿼크 및 렙톤 부문의 수준에서 수준 간 FCNC 과정의 기저 및 고차원 기여를 억제한다.
• MFV 하에서의 양성자 붕괴 진폭을 분석하여 주요 붕괴 모드가 자연스럽게 억제됨을 보여준다.
• MFV의 현상학적 결과를 유도하며, 특히 주요 발견 채널로 강화된 단일 스토퍼 공진 상태 생성을 예측한다.
• MFV 기반 모형과 R-대칭 보존 MSSM 간의 풍미 및 양성자 안정성 제약 조건을 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MFV 가정은 MSSM의 쿼크 및 렙톤 부문에서 flavor-changing neutral current를 자연스럽게 억제할 수 있는가?
• RQ2 MFV는 R-대칭을 도입하지 않고도 충분히 양성자 붕괴 진폭을 억제하여 양성자 안정성을 설명할 수 있는가?
• RQ3 MFV 프레임워크에서 초대칭의 주요 실험적 서명은 무엇이며, R-대칭 기반 모형과 어떻게 다를까?
• RQ4 MFV는 풍미 및 전자기약력 정밀도 데이터와의 일致를 유지하면서도 R-대칭을 MSSM의 기본 대칭으로 대체할 수 있는가?

주요 결과

• MFV는 스퍼미온의 풍미 혼합이 양성자 상수 행렬과 정렬되도록 제한하여 쿼크 및 렙톤 부문의 FCNC 기여를 자연스럽게 억제한다.
• MFV 프레임워크 하에서 양성자 붕괴 진폭이 억제되어 R-대칭을 요구하지 않더라도 실험적 한계와 일치하는 양성자 안정성이 가능하다.
• MFV 모형에서 R-대칭의 부재는 초대칭 현상학을 단순화시키며, 단일 스토퍼 공진 상태 생성이 주요이고 예측 가능한 발견 채널로 부상한다.
• MFV 프레임워크는 R-대칭의 인위적인 성격을 해결하고 풍미 및 양성자 안정성 문제를 자연스럽게 해결하는 체계적인 대안을 제공한다.