[论文解读] CompHEP Package with Light Gravitino and Sgoldstinos

Dmitry Gorbunov, A. Semenov|ArXiv.org|Nov 22, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用 13

一句话总结

本论文将CompHEP软件包扩展至包含一个具有轻量级引力ino和轻量级sgoldstino的超对称模型，该模型源于通过金斯蒂诺超多重态实现的自发超对称性破缺。该模型在$1/F$的主导阶下，包含了金斯蒂诺超多重态与MSSM场之间的相互作用，其耦合常数完全由软SUSY破缺参数和$F$决定。该软件包能够对涉及一个壳模型引力ino或sgoldstino的高能过程进行精确的树图计算，成功以高精度重现了已知结果。

ABSTRACT

We present a complete description of a new physical model with goldstino supermultiplet for CompHEP software package. The model contains MSSM content supplemented by three new fields: {\it goldstino} -- two component spinor, scalar {\it sgoldstino} and pseudoscalar {\it sgoldstino}. To the leading order in 1/F, where F is the parameter of supersymmetry breaking, and to zero order in MSSM gauge and Yukawa coupling constants, the interactions between the component fields of goldstino supermultiplet and MSSM fields are derived. They correspond to the most attractive for collider studies processes where only one of these {\it new} particles appears in a final state. In this case light gravitino behaves exactly as goldstino. For sgoldstinos, as they are R-even, we include in the package only sgoldstino couplings to goldstino and sgoldstino couplings to SM fields as the most interesting phenomenologically. All new coupling constants between the components of goldstino supermultiplet and MSSM fields are completely determined by the ratios of soft supersymmetry breaking parameters and F. Thus, in addition to the MSSM coupling constants there are three new parameters in the package: the scale of supersymmetry breaking, $\sqrt{F}$, and masses of scalar and pseudoscalar sgoldstinos. The CompHEP notations for the new fields and parameters are presented. The package was successfully tested and all relevant results known in literature have been reproduced with good accuracy. It may be used in order to calculate any tree-level process with one gravitino or sgoldstino on mass shell. Universality of the Lagrangian allows to apply the package in study of phenomenology of any supersymmetric extension of the Standard Model.

研究动机与目标

• 将具有轻量级引力ino和sgoldstino的超对称模型集成至CompHEP软件包中，用于高能物理计算。
• 在$1/F$的主导阶和MSSM耦合的零阶下，系统推导金斯蒂诺超多重态与MSSM场之间的有效相互作用。
• 实现对涉及壳模型引力ino或sgoldstino的衰变率和截面在树图层次的精确计算，适用于对撞机过程。
• 通过高数值精度重现文献中的已知结果，验证实现的正确性。
• 为研究任何具有轻量级金斯蒂诺样态的超对称标准模型扩展的唯象学提供灵活框架。

提出的方法

• 在$F$破缺尺度较小的极限下，利用超重力和超希格斯机制，推导轻量级引力ino和sgoldstino的有效拉格朗日量。
• 构建金斯蒂诺超多重态的自由拉格朗日量，并通过赝标量方法推导其与MSSM场的耦合。
• 包含sgoldstino与SM场以及与金斯蒂诺的耦合，其耦合强度与MSSM软破缺参数和$F$成正比。
• 为三个新场定义新的CompHEP记号：金斯蒂诺（费米子）、标量sgoldstino和赝标量sgoldstino。
• 实现包含三个新参数的模型：$\sqrt{F}$，以及标量和赝标量sgoldstino的质量。
• 应用跑动耦合常数的跑动修正，尽管当前版本的软件包尚未包含这些修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在$1/F$的主导阶下系统推导金斯蒂诺超多重态与MSSM场之间的相互作用？
• RQ2 在对撞机环境中，涉及单个壳模型引力ino或sgoldstino的主导树图过程有哪些？
• RQ3 如何扩展CompHEP软件包，以包含具有现象学相关耦合的轻量级引力ino和sgoldstino态？
• RQ4 新模型在衰变率和截面方面，能在多大程度上重现文献中的已知结果？
• RQ5 R-宇称守恒对本模型中引力ino和sgoldstino态的产生与衰变有何影响？

主要发现

• CompHEP软件包成功实现了包含轻量级引力ino和sgoldstino的模型，所有新耦合均由$F$和MSSM软破缺参数完全确定。
• 所有涉及一个壳模型引力ino或sgoldstino的树图衰变率和截面均以高精度重现，与文献中的已知解析结果完全一致。
• sgoldstino与SM场及金斯蒂诺的耦合已通过参考文献[9, 10]的结果验证，其一致性达到包含当前模型中未包含的额外参数项的精度。
• 软件包正确处理了R-宇称结构：引力ino为R-奇且稳定（LSP），而sgoldstino为R-偶，可衰变为SM粒子，包括两光子末态。
• 数值检验确认，该软件包准确计算了多种通道中sgoldstino的产生过程，与参考文献[9, 17]的结果在预期精度范围内一致。
• 该模型未来可扩展以包含CP破坏和味破坏的sgoldstino耦合，以及sgoldstino与超对称伙伴的相互作用，前提是增强CompHEP框架。