[论文解读] Effects of Flavor Violation on Split Supersymmetry

D. Demir|ArXiv.org|Oct 4, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 11被引用 6

一句话总结

本文研究了分裂超对称中的味违反效应，表明当非平凡的超费米子质量矩阵混合与类似稳定希格斯质量的极端微调相结合时，会生成轻量级超费米子态。这些轻量级超费米子会引发可观测现象，如稀有过程和电偶极矩，这意味着如果在大型强子对撞机（LHC）中未观测到此类态，则意味着超对称性破缺是味无关的。

ABSTRACT

We discuss consequences of flavor mixings in the scalar fermion sector of supersymmetric models endowed with ultra heavy scalars. We find that, under extreme fine-tunings different than but similar in size to that needed to obtain a light Higgs doublet, intergenerational mixings generically lead to light sfermion states which facilitate a number of phenomena ranging from rare processes to electric dipole moments. The number of scalar fermions to be discovered by collider searches is fewer than those in a complete supersymmetric model.

研究动机与目标

• 分析分裂超对称模型中标量费米子扇区味混合的唯象学后果，其中超重标量粒子存在。
• 研究是否可通过与稳定希格斯质量所需的微调量级相似的极端微调，即使在超伴粒子谱极重的情况下，也能生成轻量级超费米子态。
• 确定轻量级超费米子出现的条件，以及它们对低能可观测量（如FCNC、EDM和希格斯质量）的影响。
• 建立LHC中未观测到轻量级超费米子与超对称性破缺味结构之间的联系。
• 在当前实验约束和自然性原则的背景下，评估味违反分裂SUSY模型的可行性。

提出的方法

• 在分裂超对称框架下分析超费米子质量平方矩阵，其中胶子费米子、希格斯费米子和希格斯双态为轻量级，而标量粒子为重。
• 将用于稳定希格斯质量的极端微调机制（类比）应用于超费米子扇区，以生成物理上的轻量级超费米子态。
• 利用MSSM的超势和软性破缺项推导标量势，并分析希格斯双态与超费米子之间的混合效应。
• 评估超费米子质量矩阵中味违反项对低能可观测量的影响，包括FCNC、电偶极矩（EDM）和希格斯质量。
• 比较味违反与味守恒分裂SUSY模型的预测，特别是对撞机信号特征和长寿命胶子费米子的行为。
• 应用幺正变换在规范基与超-CKM基之间转换，分析超费米子质量矩阵中非对角项对物理态的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有超重标量的分裂超对称框架下，超费米子质量矩阵中的味混合是否仍可导致物理上的轻量级超费米子态？
• RQ2 此类轻量级超费米子的唯象学后果是什么，特别是对稀有过程和电偶极矩的影响？
• RQ3 超费米子扇区中的极端微调在量级和效应上与维持轻量级希格斯双态所需的微调相比如何？
• RQ4 如果在LHC中产生轻量级超费米子，将产生何种实验信号？它们与标准MSSM预期有何不同？
• RQ5 在何种条件下，LHC中未观测到轻量级超费米子可表明超对称性破缺是味无关的？

主要发现

• 超费米子质量矩阵中的味混合，结合量级为εh ~ TeV²/M_SUSY²的微调，通常会在弱能标下产生轻量级超费米子态。
• 轻量级超费米子可介导味改变中性流（FCNC），并贡献于电偶极矩（EDM），使其在当前及未来的实验中可观测。
• 预期在对撞机中发现的超费米子数量少于完整MSSM中的数量，这是由于谱分裂所致；但其耦合常数和质量与标准MSSM预测显著不同。
• LHC预计将在味违反分裂SUSY中产生超费米子，尽管胶子费米子未必是长寿命的，且LHC不一定是胶子费米子工厂。
• 若在LHC中未观测到轻量级超费米子，将为味无关的超对称性破缺提供强有力证据，因为轻量级超费米子是味违反情景下的普遍预测。
• 需要对现有FCNC、EDM和希格斯质量约束进行全面分析，以限制味违反分裂SUSY模型的参数空间。