[논문 리뷰] Squarks and Sleptons are not needed for the SSM. They can be, and they should be, transformed away

John A. Dixon|arXiv (Cornell University)|2016. 04. 21.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 스칼라 쿼크(squarks)와 스칼라 렙톤(sleptons)를 제거하기 위해 Zinn 소스와 반고스트 필드로 대체함으로써 새로운 초대칭 표준모형(Supersymmetric Standard Model, SSM)의 제안을 한다. 초대칭은 슈퍼차지(supercharge) 없이 마스터 방정식을 통해 유지되며, 이로 인해 우주론적 상수 문제, 자연스러운 풍미 위반이나 명시적 소프트 붕괴 항목을 피할 수 있다. 이 이론은 13.4 TeV에서 두 개의 무거운 힉스 보존과 질량이 일치하는 가우진오 및 힉스ино를 예측한다.

ABSTRACT

An earlier paper showed that it is possible to write down new SUSY Actions in which it is not possible to define a Supersymmetry Charge. SUSY is defined in these new Actions by the fact that they satisfy Master Equations. The new SUSY Actions are very easy to write down. One simply takes a Chiral SUSY Action, coupled to Gauge and other Chiral Multiplets, and even SuperGravity, if desired. Then one creates a new Action from this by exchanging all or part of the Scalar Field $S$ for a new Zinn Source $J$, and the corresponding part of the Zinn Source $\Gamma$ for a new Antighost Field $\eta$. Since the original Action satisfies a Master Equation, this exchange guarantees that the new Action will satisfy the new Master Equation. As was shown in the earlier paper, the new multiplets have fewer bosonic degrees of freedom than fermionic degrees of freedom. This is possible because they do not have a Supercharge. The resulting new SSM has no need for Squarks or Sleptons. It does not need spontaneous breaking of SUSY, so that the cosmological constant problem does not arise (at least at tree level). It mimics the usual non-supersymmetric Standard Model very well, and the absence of large flavour changing neutral currents is natural. There is no need for a hidden sector, or a messenger sector, or explicit `soft' breaking of SUSY. Spontaneous Gauge Symmetry Breaking implies the existence of two new very heavy Higgs Bosons with mass 13.4 TeV, slightly smaller than the energy of the LHC at 14 TeV. There is also a curious set of Gauginos and Higgsinos which have exactly the same masses as the Higgs and Gauge Bosons. These do not couple to the Quarks and Leptons, except through the Higgs and Gauge Bosons.

연구 동기 및 목표

• Zinn 소스와 반고스트 필드를 사용하여 초대칭 표준모형(SSM)에서 스칼라 쿼크와 렙톤의 필요성을 제거하는 것.
• 슈퍼차지를 필요로 하지 않고 마스터 방정식을 통해 초대칭을 실현하는 초대칭 이론을 구축하는 것.
• 자발적 초대칭 붕괴를 피함으로써 나무 수준에서 우주론적 상수 문제를 해결하는 것.
• 숨겨진 또는 메신저 영역을 요구하지 않아도 자연스럽게 풍미 변화 중성미가를 억제하는 것.
• 허브스와 게이지 보손을 통해만 상호작용하는 새로운 중량 힉스 보존과 질량이 일치하는 가우진오/힉스ино를 예측하는 것.

제안 방법

• 차르탈 초대칭 작용에서 스칼라 필드 S를 Zinn 소스 J로 대체하고, 효과적 작용의 해당 부분 Γ를 반고스트 필드 η로 대체한다.
• 원래 작용이 원래 마스터 방정식을 만족하므로, 새로운 작용이 새로운 마스터 방정식을 만족하도록 구성한다.
• Batalin-Vilkovisky 형식을 사용하여 새로운 작용에서 게이지 불변성과 일관성을 유지한다.
• 슈퍼차지가 없기 때문에 보존 자유도가 페르미온 자유도보다 적은 새로운 다중체를 구성한다.
• 새로운 작용을 게이지 다중체와 연결하고, 필요에 따라 초중력과도 연결함으로써, 재규격화 가능성과 게이지 불변성을 유지한다.
• 새로운 이론이 표준모형의 비초대칭 버전을 모방하면서도 기존 초대칭 문제를 피하는 것을 입증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Zinn 소스와 반고스트 필드를 사용하여 슈퍼차지 없이 초대칭을 실현할 수 있는가?
• RQ2 스칼라 쿼크와 렙톤을 Zinn 소스로 대체함으로써 소프트 붕괴 항목과 우주론적 상수 문제의 필요성을 제거할 수 있는가?
• RQ3 풍미 변화 중성미가를 자연스럽게 피하는 일관된 SSM을 구성할 수 있는가?
• RQ4 이 새로운 제안에서 새로운 힉스 및 가우진오/힉스ино 상태의 질량 예측은 무엇인가?
• RQ5 새로운 무거운 힉스 보존과 질량이 일치하는 가우진오/힉스ино가 쿼크와 렙톤과 어떻게 상호작용하는가?

주요 결과

• 새로운 SSM 제안은 스칼라 쿼크와 렙톤을 Zinn 소스와 반고스트 필드로 대체함으로써 슈퍼차지가 없는 이론을 도출한다.
• 이론은 새로운 마스터 방정식을 만족하여 슈퍼차지 없이도 초대칭을 유지함을 보장한다.
• 자발적 초대칭 붕괴가 필요하지 않기 때문에 나무 수준에서 우주론적 상수 문제를 피할 수 있다.
• 두 개의 새로운 힉스 보존이 13.4 TeV의 질량을 예측하며, 이는 LHC의 최대 에너지인 14 TeV 이하에 해당한다.
• 가우진오와 힉스ино의 집합이 힉스 보존과 게이지 보손의 질량과 정확히 일치하며, 이들은 오직 이들 입자와만 상호작용한다.
• 풍미 변화 중성미가의 부재는 추가적인 영역이나 대칭을 요구하지 않아도 자연스럽게 발생한다.