[논문 리뷰] Family symmetries and the SUSY flavour problem

Ivo de Medeiros Varzielas, G.G. Ross|ArXiv.org|2006. 12. 19.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 16인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 연속적인 가족 대칭이 D-항 기여를 억제함으로써 스핀-1/2 페르미온과 스핀-0 페르미온 질량에 대한 위험한 계층 간 중성미온 전이(FCNC)를 억제함으로써 SUSY 가족 문제를 일관적으로 해결할 수 있음을 보여준다. 양자 중력 및 게이지 매개 SUSY 깨짐 메커니즘 모두에서, 특히 가족 보존자가 균형 잡힌 가족 전하 또는 루프 인자에 의해 억제되는 경우, 가족 보존자 섹터가 제한될 때 D-항 기여는 실험적 한계 내에 유지되며, 이는 이전에 배제당했던 연속적인 가족 대칭을 복원한다.

ABSTRACT

We re-examine the constraints on continuous family symmetries coming from flavour changing neutral current limits on the D-term contributions to squark and slepton masses. We show that, for a restricted choice of the familon sector, continuous family symmetries are consistent with even the most conservative limits both for the case of gauge mediated supersymmetry breaking and the case of gravity mediated supersymmetry breaking.

연구 동기 및 목표

• D-항 기여에 의한 스퍼펌이온 질량에 대한 FCNC 한계에서 연속적인 가족 대칭에 대한 제약 조건을 재표현하고 재평가한다.
• SUSY 모델에서 큰 가족 위반 D-항 기여의 위험에도 불구하고 연속적인 가족 대칭이 생존 가능할 수 있는지 판단한다.
• 중력 매개 및 게이지 매개 SUSY 깨짐 모두에서 D-항 기여가 실험적 한계 내에 유지되는 조건을 규명한다.
• 루프 인자, 전하 대칭, 또는 모듈라 무게 등 억제 메커니즘이 D-항 기여를 안전하게 만들 수 있는 방식을 탐색한다.
• 특히 제1 및 제2가족 혼합에 대해 엄격한 FCNC 제약 조건을 고려할 때 가족 대칭 모델의 생존 가능성 평가

제안 방법

• 페르미온 질량이 대각화되고 가우지노 결합 상수가 가족 대각화되는 기저에서 스퍼펌이온 질량 행렬을 기술하기 위해 슈퍼-CKM(SCKM) 기저를 사용한다.
• 스퍼펌이온 질량 행렬을 보편적인 소프트 질량(m₀²)과 연속적인 가족 대칭에 기인한 D-항 기여의 합으로 매개변수화한다.
• 알 수 없는 혼합 각도에 의존하지 않는 FCNC 영향의 상한을 도출하기 위해 (m² + m̄²/c)/⟨m̃q²⟩ 인자를 분석한다.
• 에너지 스케일에 따라 실험적 한계가 약화됨을 적용하여 고에너지 스케일에서의 생존 가능성 평가를 수행한다.
• 두 가지 SUSY 깨짐 메커니즘인 중력 매개(SUGRA) 및 게이지 매개를 분석하고, 각각의 억제 메커니즘을 비교한다.
• 루프 억제(예: 게이지 매개에서의 3루프 효과), 전하 대칭(|q|가 첫 번째 두 가족에서 동일), 오르비폴드로 압축된 모델에서의 모듈라 무게를 고려한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 D-항 기여로 인해 FCNC를 유도하는 스퍼펌이온 질량에 대한 D-항 기여가 존재하는 상황에서 연속적인 가족 대칭이 생존 가능할 수 있는가?
• RQ2 가족 보존자 섹터(예: 전하, 결합 상수)에 대한 어떤 조건이 D-항 기여가 실험적 FCNC 한계 내에 유지되도록 보장하는가?
• RQ3 중력 매개 및 게이지 매개 SUSY 깨짐 시나리오 간에 D-항 억제 메커니즘이 어떻게 다를 수 있는가?
• RQ4 루프 인자와 전하 대칭이 게이지 매개 모델에서 D-항 기여를 얼마나 줄이는가?
• RQ5 오르비폴드로 압축된 모델에서의 모듈라 무게가 가족 전하에 관계없이 D-항 기여를 통합적으로 억제할 수 있는가?

주요 결과

• 중력 매개 SUSY 깨짐에서, 첫 번째 두 가족 간 대칭을 깨는 가족 보존자가 동일한 크기의 가족 전하를 가질 경우 D-항 기여는 FCNC 한계 내에 들어간다. 이는 D-항의 상쇄 작용 때문이다.
• 반사적 보정 효과가 존재하더라도, 가족 보존자 결합 상수 간의 기초 대칭이 존재할 경우 D-항 기여는 한계 내에 유지된다. 이는 프로프가트-니엘슨 유형 모델에서 자연스럽게 실현된다.
• 게이지 매개 모델에서는 D-항 억제가 3루프 억제 인자로 강화되어, 작은 가족 게이지 결합 상수(αf/4π < 10⁻³)일지라도 한계와의 일치가 가능하다.
• 첫 번째 두 가족의 가족 전하 크기가 동일할 경우 D-항은 정확히 0이 된다(비례성 q²에 따라), 따라서 어떤 게이지 결합 상수에 대해서도 한계를 충족한다.
• 오르비폴드로 압축된 끈 모델에서 모듈라 무게 덕분에 가족 보존자가 비정상적으로 가볍게 되는 경우, D-항 기여는 가족 전하에 관계없이 억제되며, 이는 강력한 해결책을 제공한다.
• 제1 및 제2가족 혼합에 대한 제약 조건은 특히 엄격하여, 향후 실험적 감도 향상이 이러한 모델을 탐색하는 데 핵심적이다.