[論文レビュー] Radion Mediated Supersymmetry Breaking as a Scherk-Schwarz Theory

David E. Kaplan, Neal Weiner|ArXiv.org|Aug 1, 2001

Atomic and Subatomic Physics Research被引用数 32

ひとこと要約

本稿は、5次元コンpact化理論におけるラディオン媒介超対称性破れとシュルク・シュバルツ破れの間で、直接的な場の再定義による同値性を確立し、前者が後者の動的実現であることを示している。シュルク・シュバルツ理論のUV有限性を用いて、1ループのソフト質量を計算し、カットオフに依存するカルラッツ＝カイン（Kaluza-Klein）媒介寄与項が存在しないことを明らかにした。これにより、小林と吉岡の結果との以前の矛盾が解消された。

ABSTRACT

Recently, it has been demonstrated that radion mediated supersymmetry breaking gives the same spectrum as Scherk-Schwarz supersymmetry breaking, and can be interpreted as a dynamical realization of it. We make this connection explicit by exhibiting the direct transformation from one theory to the other. We then use the extreme UV softness of Scherk-Schwarz theories to calculate the one-loop soft masses of matter fields. We do not find any cutoff sensitive ``Kaluza-Klein mediated'' contributions.

研究の動機と目的

• 5次元理論におけるラディオン媒介超対称性破れとシュルク・シュバルツ破れの間で、直接的かつ明示的な場の再定義マッピングを確立すること。
• 以前の報告でカットオフに依存するカルラッツ＝カイン寄与項が示唆されていたのに対し、シュルク・シュバルツ機構が期待されるUV有限性と矛盾するという表面的な矛盾を解消すること。
• シュルク・シュバルツ理論の明示的なUV有限性を活用して、ラディオン媒介モデルにおける1ループのソフトスカラー質量を計算すること。
• カルラッツ＝カインモードがソフト質量を媒介する役割を明らかにし、発散的またはカットオフに依存する寄与項を生成しないことを示すこと。

提案手法

• ラディオンF項破れをシュルク・シュバルツ境界条件に写像する場の再定義を、y依存のSU(2) R対称性変換に相当させる。
• ラディオンスーパーフィールドT（半径モードRとその補助成分FTを含む）を用いた標準的な5次元N=1スーパーフィールド形式を採用する。
• U(1)ゲージ多重スカラーとラディオンを結合した成分作用を導出する。F項破れは⟨T⟩ = R + θ²FTとして記述される。
• 作用に場の再定義を適用し、ねじれ境界条件を持つシュルク・シュバルツ理論と等価であることを示す。
• シュルク・シュバルツフレームワークを用いて1ループのソフトスカラー質量寄与を計算し、UV有限性を保証する。
• 運動量空間におけるk積分の性質を検討することでカットオフ依存性を分析し、高運動量領域で指数的減衰が生じることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ラディオン媒介超対称性破れは、場の再定義によってシュルク・シュバルツ破れ機構に正確に写像可能か？
• RQ2 カルラッツ＝カインモードは、ラディオン媒介モデルにおけるソフトスカラー質量に有限寄与を及ぼすか、それとも発散寄与を及ぼすか？
• RQ3 なぜ以前の結果ではカットオフに依存するソフト質量が報告されたのに対し、シュルク・シュバルツ機構はUV有限であると知られているのか？
• RQ4 シュルク・シュバルツパラメータωはソフト質量スペクトルにどのような役割を果たし、ゲージノ質量M₁/₂とどのように関係するか？
• RQ5 シュルク・シュバルツ機構のUV有限性は、どのようにソフト質量が大きな量子補正から保護されるのか？

主な発見

• ラディオンF項破れは、場の再定義によってシュルク・シュバルツ境界条件と正確に等価であり、ラディオン媒介がシュルク・シュバルツ破れの動的実現であることが確認された。
• 1ループのソフトスカラー質量は有限であり、カットオフに依存せず、カルラッツ＝カインモードによる発散的または多項式的カットオフ依存寄与項は存在しない。
• ソフト質量の式はmϕ² ≈ (g₄²C₂(G)M₁/₂² / 4π²)(3 + 2log(Mc/M₁/₂))と表され、TeVスケールの追加次元で知られている結果と一致する。
• ソフト質量のランニングは標準的なRGEと整合的であり、Λdmϕ²/dΛ = (g₄²C₂(G)M₁/₂² / 2π²)と表され、期待される対数的ランニングが確認された。
• ソフト質量積分の被積分関数は高運動量領域で指数的に減衰（e⁻ᵏ²πR）し、これにより、ゲージ結合定数g₅がエネルギーに依存してもUV発散は生じない。
• カットオフ依存性の不在は、超対称性破れ寄与項が少なくとも1周分のコンパクト次元を巻き込む必要があるため、点に収縮できないという物理的解釈により説明できる。