[论文解读] A New Approach to mu-Bmu

Csaba Csáki, Adam Falkowski+2 more|ArXiv.org|Sep 26, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 38

一句话总结

本文通过允许 $\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$，提出了一种解决规范介导超对称性破坏（GMSB）中 $\mu$-$B_{\mu}$ 问题的新方法，其中较大的 $m_{H_d}^2$ 在希格斯场直接耦合至超对称性破坏扇区时自然产生。该层次结构使得电弱对称性自发破缺无需微调，同时保持规范耦合统一，并避免超对称味问题与 $CP$ 问题。

ABSTRACT

We present a new approach to the mu-Bmu problem of gauge mediated supersymmetry breaking. Rather than reducing the generically large contribution to Bmu we point out that acceptable electroweak symmetry breaking can be achieved with mu^2 << Bmu if at the same time Bmu << m_Hd^2. This hierarchy can easily appear in models where the Higgs fields are directly coupled to the supersymmetry breaking sector. Such models can yield novel electroweak symmetry breaking vacua, can deal with the supersymmetric flavor and CP problems, allow for gauge coupling unification, and result in distinct phenomenological predictions for the spectrum of superparticles.

研究动机与目标

• 解决规范介导超对称性破坏（GMSB）中长期存在的 $\mu$-$B_{\mu}$ 问题，即通常 $B_{\mu} \gg \mu^2$ 会阻止电弱对称性破缺（EWSB）。
• 挑战传统假设，即 $B_{\mu}$ 必须减小以与 EWSB 兼容，提出通过软质量的层次结构可解决该问题。
• 探讨当 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 时，即使 $B_{\mu} \gg \mu^2$，是否仍可实现 EWSB，以避免微调需求。
• 证明该情形在希格斯场直接耦合至超对称性破坏扇区的 GMSB 模型中可自然实现。
• 表明该解法避免了重新引入超对称味问题与 $CP$ 问题，并产生独特的现象学预测。

提出的方法

• 提出新的质量层次结构：$\mu^2 \sim \epsilon \Lambda_H$，$B_{\mu} \sim \epsilon \Lambda_H^2$，$m_{H_u}^2 \sim \epsilon^2 \Lambda_H^2$，$m_{H_d}^2 \sim \Lambda_H^2$，其中 $\epsilon \ll 1$，以满足 EWSB 条件。
• 利用树图级希格斯真空方程（公式 2 和 3）表明，当 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 时，$\sin 2\beta \approx 2B_{\mu}/(2|\mu|^2 + m_{H_u}^2 + m_{H_d}^2)$ 可被满足。
• 论证 EWSB 稳定性条件 $2|\mu|^2 + m_{H_u}^2 + m_{H_d}^2 > 2B_{\mu}$ 由于 $B_{\mu}$ 相对于 $m_{H_d}^2$ 的参数抑制而得以满足。
• 构建显式模型实现，其中希格斯场直接耦合至超对称性破坏扇区，自然生成所需质量层次结构。
• 利用跑动方程证明 $m_{H_u}^2$ 可在弱能标下保持正值，避免负软质量的需要。
• 使用 SuSpect 生成样本谱，说明该情形的现象学可行性，包括选择性压缩的超费米子质量与降低的微调程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 GMSB 模型中，当 $B_{\mu} \gg \mu^2$ 时，是否仍可实现电弱对称性破缺，与标准假设相反？
• RQ2 当 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 时，是否可能在不强制要求 $B_{\mu} \lesssim \mu^2$ 的前提下满足 EWSB 条件（公式 2 和 3）？
• RQ3 在希格斯场与超对称性破坏扇区直接耦合的 GMSB 模型中，是否可自然实现 $\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$ 的质量层次结构？
• RQ4 该方法是否避免了重新引入超对称味问题与 $CP$ 问题，并与规范耦合统一一致？
• RQ5 该情形的显著现象学特征是什么，例如希格斯ino 质量、希格斯 sector 结构，以及对超夸克与超轻子质量的修正？

主要发现

• 层次结构 $\mu^2 \ll B_{\mu} \ll m_{H_d}^2$ 允许在无需微调的情况下实现成功的电弱对称性破缺，因为 $m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 确保了 EWSB 稳定性条件成立。
• 关系式 $\tan\beta \approx m_{H_d}^2 / B_{\mu} \approx 1/\epsilon$ 表明当 $\epsilon \ll 1$ 时 $\tan\beta$ 较大，与 EWSB 条件一致。
• 条件 $B_{\mu}^2 > (|\mu|^2 + m_{H_u}^2)(|\mu|^2 + m_{H_d}^2)$ 可在 $m_{H_u}^2 > 0$ 的情况下满足，因为两边均为 $\epsilon^2 \Lambda_H^4$ 量级。
• 显式模型实现表明，当希格斯场直接耦合至超对称性破坏扇区时，$m_{H_d}^2 \gg B_{\mu}$ 可自然生成。
• 使用 SuSpect 生成的样本谱显示，$m_{H_u}^2$ 在弱能标下保持正值，$\mu$ 较小，且 $m_{A^0} \sim m_{H_d}^2 \gg \text{TeV}$，表明伪标量希格斯粒子较重。
• 该情形导致独特的现象学结果：一个解耦的第二代希格斯双态，相对较轻的希格斯ino，对传统质量求和规则的显著破坏，以及对 stop 与 stau 质量的增强修正。