[論文レビュー] Splitting Extended Supersymmetry

Ignatios Antoniadis, Karim Benakli+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 15, 2005

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 10被引用数 38

ひとこと要約

この論文は、交差する brane モデルにおける拡張超対称性とゲージ結合定数の統一、およびダークマターの妥当性を調和させるメカニズムを提案する。ブレーンの交差を変形することで、スクォークおよび Sleptons に大きなソフト質量を生成するとともに、次元5の演算子を介して1ループでディラック型ゲージノ質量を誘導し、統一と自然なニュートラリノダークマター候補と整合するスプリット超対称性の状況を実現する。

ABSTRACT

We show how splitting supersymmetry reconciles a class of intersecting brane models with unification. The gauge sector in these models arises in multiplets of extended supersymmetry while matter states are in N=1 representations. A deformation of the angles between the branes gives large masses to squarks and sleptons, as well as supersymmetry breaking contributions to other string states. The latter generate at one-loop heavy Dirac masses for Winos and gluinos and can induce a mass term for the Higgsino doublets. We find that this scenario is compatible with gauge coupling unification at high scale for both cases where the gauge sector is N=2 and N=4 supersymmetric. Moreover a neutralino, combination of neutral Higgsinos and Binos, is a natural candidate for dark matter.

研究の動機と目的

• 交差する brane モデルにおける拡張超対称性を、ゲージ結合定数の統一と調和させること。
• 重いスクォークおよび Sleptons の課題に直面しながらも、軽いゲージノおよびヒッグスノを維持すること。
• ヒッグスノとビノの混合からなるニュートラリノを介して自然なダークマター候補を提供すること。
• N=2およびN=4超対称ゲージ系において、1ループでのゲージ結合定数の統一が可能であることを示すこと。
• R対称性を破らずに、1ループ有効演算子を通じてディラック型ゲージノ質量が自然に生じることを示すこと。

提案手法

• 超対称性を破り、D項 ⟨D⟩ = ΘM²S を生成するために、小さな角度 Θ でブレーン交差を変形する。
• スカラのソフト質量は1ループ放射修正を用い、スクォーク/スlepton は木レベル質量 m₀ ∝ √ΘMS を得る。
• 1ループレベルで次元5の有効演算子を導出し、(1/MS)∫d²θ W W aAa と表され、ディラック型ゲージノ質量 mD₁/₂ ∼ a m₀² / MS が得られる。
• 複数のスケールでの整合的 renormalization group 帯域の進化を解析する：m₀（スクォーク/スlepton）、mD₁/₂（グルーギノ/ウィノ）、およびTeVスケール（ヒッグスノ/ビノ）。
• N=2の場合にヒッグスノとビノを含むニュートラリノ質量行列を構築し、対角化して最軽い中性状態を同定する。
• DarkSUSY と WMAP の制約を用いて、最軽いニュートラリノの残存密度がダークマター候補として妥当であることを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 交差する brane モデルにおける拡張超対称性は、1ループでのゲージ結合定数の統一と整合可能か？
• RQ2 ストリング理論的に実現可能な枠組みにおいて、R対称性を破らずにグルーギノおよびウィノのディラック質量をどのように生成できるか？
• RQ3 このモデルは、WMAP の残存密度制約と整合する妥当なダークマター候補を提供するか？
• RQ4 N=2 と N=4 の拡張超対称性の違いが、統一スケールおよび質量スペクトルに与える影響は何か？
• RQ5 高エネルギーでの超対称性破れと高いスクォーク/スlepton質量にもかかわらず、ヒッグス系は軽いままでいられるか？

主な発見

• N=2 で nH=2 の軽いヒッグスダブルレットの場合、MGUT ≈ 4.5×10¹⁶ GeV で1ループでのゲージ統一が達成され、m₀ ≈ 1.1×10¹³ GeV となる。
• N=2 で nH=1 の場合、統一スケールは MGUT ≈ 3.8×10¹⁸ GeV となり、プランクスケールに近く、m₀ ≈ 3.2×10¹³ GeV となる。
• N=4 で nH=1 の場合、MGUT は 9.7×10¹⁸ GeV に達し、m₀ ≈ 8.5×10¹⁵ GeV となる。これは統一と陽子崩壊の安全性の両方に整合する。
• 最軽いニュートラリノはヒッグスノとビノの混合であり、µ ≈ 1.1 TeV の場合、WMAP の結果と一致する残存密度を示す妥当なダークマター候補である。
• 将来の e+e⁻ コライダーでのチャージノ生成は、M ≈ µ のときのみ実現可能であり、バックグラウンドを低減するためのフォトンタグギング戦略が必要となる。
• nH=1 の場合、ヒッグス系は160 GeV未満のヒッグスボソンを少なくとも1つ予測するが、2つのヒッグスダブルレットの場合は mA によって制御されるより重い第二ダブルレットを許容する。LHC での他のモデルとの区別は困難である。