[논문 리뷰] Exploring Non-Universal Gauge Mediation

Linda M. Carpenter|arXiv (Cornell University)|2017. 12. 29.

Quantum Mechanics and Applications인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 초대칭에서 게이지 매개화의 일반화된 프레임워크를 제안하며, 서로 다른 초대칭 붕괴 부문에서 기인한 디랙 및 메이저라 가우지노를 통합함으로써 비균일한 가우지노 질량을 가능하게 한다. 이는 디랙 글루아노가 특히 초소프트 및 최소 게이지 매개화된 스칼라 질량을 갖는 모델에서 ' collider-safe' 스펙트럼을 제공하며, 스쿼크 질량의 제약이 완화되고 복잡한 붕괴 체인이 가능해져 LHC 제약 조건과 일치하는 타당한 압축된 스펙트럼을 제공한다.

ABSTRACT

I explore the phenomenology and models of Gauge Mediation with a mixed spectrum of Dirac and Majorana gauginos. Scalar sfermion masses are generated using a mixture of Supersoft and Minimal Gauge Mediated communication mechanisms. I build simple models where Dirac and Majorana gauginos arise from distinct SUSY breaking sectors. I explore the phenomenology of the gauge mediated parameter space, identifying candidate NLSP's and possible mass hierarchies. The phenomenological focus is on 'collider safe' models where the gluino is Dirac. Within this model space I find a range of complex SUSY spectra and decay chains.

연구 동기 및 목표

• 디렉 및 메이저라 가우지노를 모두 포함하는 일반적인 일반 게이지 매개화(GGM) 형식론을 개발함으로써, 최소 또는 순수히 초소프트 모델을 넘어서는 것을 목표로 한다.
• 글루아노가 디렉일 경우, 글루아노 쌍 생성을 억제함으로써 콜라이더 초승안성(‘collider super-safeness’)이 향상되고 스쿼크에 대한 제약 조건이 완화되므로, 이 구성이 갖는 현상학적 결과를 조사하는 것.
• 비균일한 가우지노 질량의 맥락에서, 질량 압축 구조, 다수의 NLSP 후보, 비표준 붕괴 체인이 포함된 타당한 비표준 모델 스펙트럼을 식별하는 것.
• 디렉 및 메이저라 가우지노의 초대칭 붕괴 부문을 분리함으로써 더 자연스럽고 간결한 구성이 가능한 모델 빌딩 가능성을 탐색하는 것.
• 현재 탐색되지 않은 GGM 매개변수 영역, 특히 저질량 스쿼크와 디렉 글루아노를 포함하는 영역이 현재 LHC 제약 조건 하에서 얼마나 타당한지 평가하는 것.

제안 방법

• 은폐 U(1) 게이지 대칭을 통해 초소프트 메커니즘을 통해 디렉 가우지노가 유도되는 GGM 프레임워크를 구축하며, 메이저라 가우지노는 SU(5) 메신저를 통해 최소 게이지 매개화에서 기인한다.
• 저에너지 효과적 연산자를 사용하여 디렉 및 메이저라 가우지노 상태 간의 혼합을 기술함으로써, 6개의 독립된 질량 매개변수(각 가우지노와 각 SM 게이지 군에 대해 하나의 스칼라 질량)를 갖는 일반 스펙트럼을 가능하게 한다.
• 일반 게이지 매개화 정의를 적용함: 모든 MSSM 질량이 SM 게이지 커플링을 끄면 0이 되므로, 이 모델이 GGM 클래스에 속함을 보장한다.
• 이중 메신저 세트 구조를 도입함: 하나의 메신저 집합은 은폐 U(1)에 결합하여 디렉 질량을 형성하고, 다른 하나는 SU(5) 부문에 결합하여 메이저라 질량을 형성함으로써, 가우지노 질량을 독립적으로 제어할 수 있도록 한다.
• 디렉 글루아노와 메이저라 빈을 포함한 벤치마크 포인트에 대해 현상학적 분석을 수행함. 붕괴 체인, 질량의 타이트닝, 콜라이더 서명을 중심으로 분석한다.
• 기존의 제트 + 미량 에너지 검색 결과를 활용하여 LHC 제약 조건을 평가하며, 스쿼크 쌍 생성 확률이 감소함으로써 질량 제약 조건이 완화되는 영향을 고려한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 서로 다른 초대칭 붕괴 부문에서 기인한 디렉 및 메이저라 가우지노를 포함하는 일관된 GGM 모델을 어떻게 구성할 수 있는가?
• RQ2 비균일한 가우지노 질량 스펙트럼에서 디렉 글루아노가 갖는 현상학적 결과는 무엇이며, 특히 콜라이더 안전성과 질량 제약 조건에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 혼합된 디렉/메이저라 가우지노 스펙트럼을 갖는 모델에서 어떤 스파티클 붕괴 체인과 NLSP 후보가 나타나며, 기존의 GGM 또는 초소프트 모델과 어떻게 다를 수 있는가?
• RQ4 현재의 LHC 검색이 디렉 글루아노와 압축된 질량 계층을 갖는 스펙트럼에 얼마나 민감한가? 특히 스쿼크 생성이 억제되는 경우에 대해 어떻게 평가할 수 있는가?
• RQ5 디렉 글루아노를 포함하는 모델에서 저질량 스쿼크 시나리오가 살아남을 수 있는가? 이러한 프레임워크에서 스쿼크 NLSP에 적용되는 제약 조건은 무엇인가?

주요 결과

• 디렉 글루아노를 포함하는 모델은 생산 단면적의 억제로 인해 '콜라이더 초승안성'을 보이며, LHC 데이터와 충돌하지 않도록 몇 테라전자볼트 이하의 글루아노 질량을 허용한다.
• 중성자 질량이 큰 메이저라 글루아노를 포함하는 모델과 비교해 스쿼크 질량이 상당히 가벼워질 수 있으며, 쌍 생성 단면적 감소로 인해 현재 LHC 배제 조건이 완화된다.
• 디렉 글루아노와 압축된 스펙트럼을 포함하는 매개변수 영역은 다양한 NLSP 후보를 수용할 수 있으며, 윈오, 루프톤, 스쿼크 등이 포함되어 복잡하고 비표준적인 붕괴 체인이 가능하다.
• 디렉 글루아노와 메이저라 빈을 포함한 벤치마크 포인트는 글루아노 질량이 약 2 테라전자볼트 이하이며 스쿼크 질량가 500 기로전자볼트 이하인 타당한 스펙트럼을 보이며, 후자는 장수 입자 검색으로부터 제약을 받는다.
• 디렉 글루아노 모델에서 스쿼크 쌍 생성이 억제됨에 따라 현재의 제트 + 미량 에너지 검색이 직접 적용되지 않을 수 있으며, 이로 인해 매개변수 영역의 큰 부분이 아직 탐색되지 않은 채로 남아 있다.
• 비균일한 가우지노—특히 디렉 글루아노를 포함하는 경우—의 모델 공간은 여전히 대부분 탐색되지 않은 상태이며,未래 콜라이더에서 새로운 이벤트 토폴로지와 발견 채널의 가능성을 제공한다.