[論文レビュー] CP violation in SUSY

Sabine Kraml|ArXiv.org|Oct 26, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 64被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、最小超対称標準模型（MSSM）におけるCP対称性の破れをレビューし、ヒッグスおよびゲージノー系における明示的なCP位相に焦点を当てる。CP対称性の破れ位相がヒッグス混合、コライダー観測量、電気双極子モーメント（EDM）制約、およびニュートラリノの残存密度に顕著な影響を及ぼすことが示されている。これは、実験的EDM制約内であっても、ダークマターの予測値を最大で1桁のオーダーで変化させる可能性がある。

ABSTRACT

CP violation in supersymmetric models is reviewd with focus on explicit CP violation in the MSSM. The topics covered in particular are CP-mixing in the Higgs sector and its measurement at the LHC, CP-odd observables in the gaugino sector at the ILC, EDM constraints, and the neutralino relic density.

研究の動機と目的

• MSSMにおける明示的なCP対称性の破れ位相がヒッグス系の実験的性質およびコライダーの特徴に与える影響を分析すること。
• 将来の線形コライダー実験におけるゲージノー系におけるCP奇の観測量が果たす役割を評価すること。
• 電気双極子モーメント（EDM）からの制約がMSSMにおけるCP対称性の破れ位相に与える制限を評価すること。
• CP位相がニュートラリノの残存密度に与える影響と、WMAPダークマター境界との整合性について調査すること。
• CP位相がニュートラリノの消失断面積およびダークマターの残存密度に与える影響を定量化すること。

提案手法

• 1ループの放射修正を通じて、複素の三線形結合およびゲージノー質量が引き起こすヒッグス系におけるCP混合を分析する。
• ヒッグス系における最大CP対称性の破れをモデル化するため、CPXベンチマークシナリオを用い、$ M_{\text{SUSY}} $、$ \tan\beta $、および $ M_{H^{/pm}} $ の特定のパラメータ値を設定する。
• Tl、Hg、および中性子実験からのEDM制約を用いて、MSSMパラメータ空間における複素位相を制限する。
• すべての消失および共消滅チャンネルを含めた熱的凍結アウト過程を用いて、ニュートラリノの残存密度 $ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $ を評価する。
• $ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $ における位相依存性の一般的な分析を行い、結合定数の効果と運動論的効果を分離する。
• 数値シミュレーションおよびパラメータスキャン（例：Belanger et al. 2006）を用いて、異なるCP位相のもとでの $ M_1 $–$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $ 平面上での許容領域をマップする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMのヒッグスおよびゲージノー系における複素位相が、CP偶性およびCP奇性のヒッグス状態の混合にどのように影響を与えるか？
• RQ2 ILCにおけるCP奇の非対称性が、ゲージノー系におけるCP対称性の破れ位相をどの程度まで探査可能か？
• RQ3 Tl、Hg、および中性子実験からのEDM制約が、MSSMにおけるCP対称性の破れ位相の大きさをどの程度まで制限するか？
• RQ4 CP対称性の破れ位相がニュートラリノの残存密度に与える影響は何か？ また、これはWMAPダークマター境界との整合性にどのように影響するか？
• RQ5 運動論的効果を分離した場合でも、CP位相がニュートラリノの消失断面積に顕著な修正をもたらす可能性はあるか？

主な発見

• 複素の $ \text{Im}(A_t \bar{\tilde{t}} \tilde{t}) $ に起因するヒッグス系におけるCP混合は、軽いヒッグス粒子が顕著なCP奇成分を有するようになり、LEPの質量制約が弱まる可能性がある。
• 最大位相を持つCPXシナリオでは、最も軽いヒッグス粒子のLEP除外領域が顕著に縮小し、より軽いヒッグス質量が許容されるようになる。
• Tl、Hg、および中性子実験からの電気双極子モーメント（EDM）は、強いCP位相を $ |\theta| < 10^{-9} $ に制限するが、MSSMにおけるCP対称性の破れ位相はこれらの制約内でも妥当である。
• CP対称性の破れ位相は、位相依存結合定数を運動論的効果から分離した後でも、ニュートラリノの残存密度 $ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $ を最大で1桁のオーダーで変化させる可能性がある。
• $ M_1 $–$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $ 平面上で、任意のCP位相を許容すると、CP保存系と比較して $ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $ の許容範囲が5倍に拡大され、$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} \times 10^{-10} $ から $ 10^{-9} $ の範囲で変動する。
• ビノ–ヒッグスイノ混合のLSPに対して、CP対称性の破れ位相は、WMAP境界と整合するための $ m_{\tilde{\tau}^{\bar{1}}} - m_{\tilde{\tau}^{0}_{1}} $ の質量差をより小さくしても許容可能にし、有効なパラメータ空間を拡大する。