[論文レビュー] Minimal Flavor Violation as an alternative to R-parity

Christopher Smith|arXiv (Cornell University)|May 7, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、MSSMにおけるR対称性の代わりに最小フラバー違反（MFV）を導入することで、恣意的な対称性を必要とせず、フラバー変換中性荷電現在（FCNC）および陽子崩壊を自然に抑制できると提案している。MFVを導入することにより、陽子の安定性が説明され、SUSY探索戦略が単純化され、観測可能な単一ストップ共鳴状態生成が主要な特徴となる予測が得られる。

ABSTRACT

A peculiar aspect of the MSSM, the simplest supersymmetric extension of the Standard Model, is that it is usually defined including an ad hoc symmetry, R-parity, whose sole purpose is to forbid rapid proton decay. This symmetry deeply alters the phenomenology of the MSSM, and renders the experimental search strategies quite involved. Besides, the MSSM suffers from a number of flavor puzzles. Generically, the superparticle contributions to Flavor Changing Neutral Currents (FCNC) are too large compared to experiment, both in the quark and lepton sectors. The Minimal Flavor Violation (MFV) hypothesis aims at suppressing these contributions, and when enforced as a symmetry principle, achieves this in a very natural and systematic way. In this talk, it will be shown that imposing MFV is not only able to suppress supersymmetric contributions to FCNC, it also naturally explains the apparent stability of the proton. As a result, R-parity can be avoided altogether, motivating the search for supersymmetry through simpler channels, like for example single stop resonant production, whose strength is predicted by MFV.

研究の動機と目的

• R対称性が陽子の急速な崩壊を防ぐために導入されるという恣意的な性質を解消すること。
• 特にクォークおよびレプトン系における超対称的寄与によるフラバー変換中性荷電現在（FCNC）の大きな寄与というMSSMのフラバーの謎を解消すること。
• MFV対称性がR対称性を必要とせずにFCNCを自然に抑制し、陽子を安定化させることを示すこと。
• MFVフレームワーク下での超対称性のより単純で予測可能な実験的探索チャネルを同定すること。

提案手法

• MSSMに最小フラバー違反（MFV）仮説を対称性原理として導入し、標準模型のヤコビ行列と同一の関数としてヤコビカップリングおよびスフェルミオン質量行列を制限する。
• MFV構造を用いて、クォーク系およびレプトン系の両方におけるFCNC過程への樹形およびループ階層の寄与を抑制する。
• MFV下での陽子崩壊振幅を分析し、主要な崩壊モードが自然に抑制されることを示す。
• MFVの物性的結果を導出し、特に単一ストップ共鳴状態生成の増強が主要な発見チャネルとなる予測を行う。
• MFVに基づくモデルとR対称性保存MSSMを、フラバーおよび陽子安定性の制約の観点から比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MFV仮説は、MSSMのクォーク系およびレプトン系の両方におけるフラバー変換中性荷電現在（FCNC）を自然に抑制できるか？
• RQ2 MFVは、R対称性を導入しなくても、陽子崩壊振幅を十分に抑制し、陽子の安定性を説明できるか？
• RQ3 MFVフレームワーク下での超対称性の主な実験的特徴は何か？また、R対称性に基づくモデルとはどのように異なるか？
• RQ4 MFVは、フラバーおよび電弱精度測定データと整合性を保ちつつ、R対称性をMSSMにおける基本的対称性として置き換えられるか？

主な発見

• MFVは、スフェルミオンのフラバー混合がヤコビ行列と整合するように制限することにより、クォーク系およびレプトン系の両方におけるFCNC寄与を自然に抑制する。
• MFVフレームワーク下では陽子崩壊振幅が抑制され、R対称性を導入しなくても実験的制約と整合した陽子の安定性が得られる。
• R対称性の欠如により、SUSYの物性的構造が単純化され、単一ストップ共鳴状態生成が主な予測可能な発見チャネルとして顕在化する。
• MFVフレームワークは、R対称性の代わりに自然かつ体系的な代替手段を提供し、MSSMにおけるフラバー問題および陽子安定性の両方を解決する。