[논문 리뷰] Two Lectures on FCNC and CP Violation in Supersymmetry

A. Masiero, L. Silvestrini|ArXiv.org|1997. 11. 20.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 최소 초대칭 표준모형(MSSM)과 일반적인 저에너지 SUSY 확장에서 풍미 변화 중성미자(currents, FCNC)와 CP 위반 현상에 대한 종합적인 분석을 제공한다. FCNC와 CP 위반이 초대칭 모형 구축에 미치는 제약 조건을 평가하면서도, 희귀 B 붕괴와 B 물리학에서의 CP 위반 과정을 통해 초대칭의 실험적 신호로서의 잠재력을 강조한다.

ABSTRACT

These two lectures constitute a reappraisal and an update of the status of the Flavour Changing Neutral Current (FCNC) and CP violation issues in supersymmetry. The first lecture discusses these points in the framework of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), while the second one provides an analysis in a generic low-energy supersymmetric extension of the Standard Model. The goal of these lectures is twofold: on one hand we present a qualitative and quantitative discussion of the threat that FCNC and CP violation represent on supersymmetry model building; on the other hand, we point out how precious FCNC and CP violation may be in obtaining some signals of the presence of supersymmetry at low energy in the years that separate us from the advent of LHC physics. In particular, concerning this latter point, we emphasize and thoroughly analyze the role of experimental searches for rare B decays and CP violation in B physics.

연구 동기 및 목표

• FCNC와 CP 위반이 초대칭 이론의 모형 구축에 끼치는 영향을 재평가하는 것.
• 희귀 B 붕괴와 B 물리학에서의 CP 위반이 저에너지 초대칭을 탐지하는 데서 수행하는 역할을 평가하는 것.
• MSSM과 일반적인 SUSY 확장에서 FCNC와 CP 위반 현상에 대한 정성적 및 정량적 분석을 제공하는 것.
• 희귀 붕괴에 대한 실험적 탐색이 LHC 시대 이전의 초대칭 존재를 신호로 나타낼 수 있는 방법을 규명하는 것.
• 초대칭 현상물리학에서 이론적 제약 조건과 실험적 신호 간의 상호작용을 강조하는 것.

제안 방법

• 최소 초대칭 표준모형(MSSM)의 프레임워크 내에서 FCNC와 CP 위반 현상을 분석한다.
• 분석을 일반적인 저에너지 초대칭 표준모형 확장으로 확장한다.
• 효과적 장 이론 기법을 사용하여 MSSM 내의 풍미 위반 및 CP 위반 상호작용을 계산한다.
• 희귀 K 붕괴와 B 붕괴에서의 실험적 제약 조건을 활용하여 SUSY 매개변수 공간을 제약한다.
• 미래의 B 물리 실험에서 MSSM 내의 CP 위반 효과에 대한 민감도를 평가한다.
• 이론적 예측을 B 팩터리 및 기타 저에너지 탐지 수단에서의 실험 데이터와 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FCNC와 CP 위반이 MSSM의 매개변수 공간에 어떤 제약을 가하는가?
• RQ2 희귀 B 붕괴가 LHC 이전 시대에 초대칭을 탐지하는 신호로 얼마나 유용한가?
• RQ3 일반적인 저에너지 초대칭 모델에서 FCNC와 CP 위반 과정에 가장 큰 기여를 하는 요소는 무엇인가?
• RQ4 B 물리학에서의 CP 위반에 대한 실험적 제약 조건은 표준모형을 초월한 새로운 물리학을 어떻게 제약하는가?
• RQ5 FCNC와 CP 위반 현상은 저에너지에서 초대칭을 간접적으로 탐지하는 데 어떤 방식으로 기여하는가?

주요 결과

• MSSM 내의 풍미 변화 중성미자(currents, FCNC)는 특히 K⁰- K̄⁰ 혼합과 B⁰ → μ⁺μ⁻ 붕괴에 대한 실험적 데이터로 인해 강하게 제약을 받는다.
• MSSM 내의 CP 위반은 소프트 붕괴 항항의 복소 위상에 민감하며, 중성자 및 전자의 전기 dipole 모멘트에 상당한 기여를 한다.
• B⁰ → μ⁺μ⁻ 붕괴의 분해율은 특정 SUSY 매개변수를 조정하지 않는 한 현재 실험 감도 이하로 예측된다.
• B → X_s γ 및 B → X_s μ⁺μ⁻와 같은 희귀 B 붕괴는 초대칭을 포함한 새로운 물리학의 강력한 탐지 수단이 된다.
• B → ψK_S 및 B → π⁰K_S 붕괴에서의 CP 비대칭은 특히 복소 위상이 있는 MSSM에서 새로운 물리학 기여에 민감하다.
• FCNC와 CP 위반 간의 상호작용은 서로 다른 SUSY 붕괴 메커니즘과 매개화 모델을 구별하는 데 기여할 수 있다.