[논문 리뷰] Cancellation Mechanism of FCNCs in S_4 x Z_2 Flavor Symmetric Extra U(1) Model

Yasuhiro Daikoku, Hiroshi Okada|arXiv (Cornell University)|2010. 08. 05.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 44인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 수반 대칭성과 $S_4 \times Z_2$ 힘 대칭성을 갖는 추가적인 $U(1)_X$ 모델을 제안하며, 힉스 및 수반 대칭 기여 간의 상쇄 간섭을 통해 수준 1의 힘 변화 중성미류 전류(FCNC)를 취소한다. 이중 힘 대칭성과 $U(1)_X$ 게이지 대칭성을 활용함으로써 양성자 붕괴를 억제하고 힉스 질량의 제약 조건을 완화하여, 수반 대칭성 스케일을 테르바 범위로 유지함으로써 LHC 또는 향후 충돌기에서 검증 가능하게 한다.

ABSTRACT

We propose a E_6 inspired supersymmetric model with a non-Abelian discrete flavor symmetry; SU(3)_c x SU(2)_W x U(1)_Y x U(1)_X x S_4 x Z_2. In our scenario, the additional abelian gauge symmetry; U(1)_X, not only solves the mu-problem in the minimal Supersymmetric Standard Model(MSSM), but also requires new exotic fields which play an important role in solving flavor puzzles. If our exotic quarks can be embedded into a S_4 triplet, which corresponds to the number of the generation, one finds that dangerous proton decay can be well-suppressed. Hence, it might be expected that the generation structure for lepton and quark in the SM(Standard Model) can be understood as a new system in order to stabilize the proton in a supersymemtric standard model (SUSY). Moreover, due to the nature of the discrete non-Abelian symmetry itself, Yukawa coupling constants of our model are drastically reduced. In our previous work, we actually have found much success. However, we also have to solve Higgs mediated FCNC at tree level, as is often the case with such extended Higgs models. In this paper, we propose a promising mechanism which could make cancellation between Higgs and SUSY contributions.

연구 동기 및 목표

• 확장된 힉스 모델에서 테르바 범위의 힉스 보손을 가진 경우의 힘 변화 중성미류 전류(FCNC) 문제를 해결하기 위해.
• U(1)_X 확장된 MSSM에서 이국 쿼크와 렙톤에 의해 매개되는 위험한 양성자 붕괴를 억제하기 위해.
• 비아벨 이산 힘 대칭성인 $S_4 \times Z_2$를 활용하여 양성자 붕괴를 억제하고 양성자 안정성을 확보하기 위해.
• 히iggs 및 수반 대칭 기여 간의 상쇄 메커니즘을 제안하여 FCNC에 대한 제약 조건을 완화하기 위해.
• 수반 대칭성 붕괴 스케일을 테르바 범위로 유지함으로써 LHC 또는 향후 충돌기에서 검증 가능한 모델을 만들기 위해.

제안 방법

• 게이지 군 $SU(3)_c \times SU(2)_W \times U(1)_Y \times U(1)_X \times S_4 \times Z_2$를 갖는 $E_6$-유사 수반 대칭 모델을 도입한다.
• $U(1)_X$ 대칭성을 사용하여 $\mu$-항을 금지하고, 단일 초상수 필드 $S$의 기대값을 통해 효과적인 $\mu_{\text{eff}}$를 생성한다.
• 이국 쿼크와 렙톤을 $S_4$ 삼중 표현으로 포함시켜 힘 대칭성을 통해 양성자 붕괴를 억제한다.
• 쿼크, 렙톤, 힉스 부문의 초상수를 구성하며, 이상치 제거와 R-대칭 보존을 보장한다.
• 효과적 라그랑지안과 윌슨 계수를 사용하여 힉스 매개 및 수반 대칭 매개 FCNC 기여를 $K^0$-$\bar{K}^0$ 및 $B^0$-$\bar{B}^0$ 혼합에 대해 계산한다.
• 히iggs 및 수반 대칭 기여 간의 상쇄 조건을 유도하여 이국 쿼크 및 힉스 질량에 대한 제약 조건을 완화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 수반 대칭성 기여가 $S_4 \times Z_2$ 힘 대칭성을 갖는 추가적인 $U(1)_X$ 모델에서 힉스 매개 FCNC 기여를 상쇄시킬 수 있는가?
• RQ2 실험적 제약 조건에 따라 $K^0$-$\bar{K}^0$ 및 $B^0$-$\bar{B}^0$ 혼합을 만족시키기 위해 필요한 이국 쿼크 및 힉스 보손의 질량 범위는 무엇인가?
• RQ3 이국 필드 존재 하에서 $S_4 \times Z_2$ 힘 대칭성이 양성자 붕괴를 어떻게 억제하는가?
• RQ4 $U(1)_X$ 대칭성이 동시에 $\mu$-문제를 해결하고 양성자 붕괴를 안정화시키며, 테르바 범위의 수반 대칭성 붕괴 스케일을 허용할 수 있는가?
• RQ5 힘 대칭성이 쿼크 및 렙톤 질량 행렬의 구조와 독립적인 양성자 상수의 수에 미치는 영향은 무엇인가?

주요 결과

• 히iggs 매개 FCNC 기여는 힉스 및 수반 대칭 기여 간의 상쇄 간섭을 통해 상쇄되며, 이로 인해 힉스 질량 척도에 대한 제약 조건이 크게 완화된다.
• 이국 쿼크 $m_{\phi'_{d,2}}$의 필요 질량은 $K^0$-$\bar{K}^0$ 혼합 기준 0.6 테르바, $B^0$-$\bar{B}^0$ 혼합 기준 0.7 테르바 이상이어야 한다.
• 상쇄 메커니즘은 독립적인 상쇄 조건의 수를 3개에서 2개로 줄여 모델의 매개변수 공간을 단순화시킨다.
• 이 모델은 LHC 또는 향후 충돌기에서 검증 가능한 테르바 영역의 수반 대칭성 붕괴 스케일을 예측한다.
• $S_4 \times Z_2$ 힘 대칭성은 양성자 상수의 수를 극도로 줄여 쿼크 및 렙톤 질량과 혼합에 대한 예측 가능한 구조를 이끈다.
• 이 모델은 $U(1)_X$ 게이지 대칭성과 $S_4$ 힘 대칭성의 조합을 통해 양성자 붕괴를 수용 가능한 수준으로 효과적으로 억제한다.