[论文解读] Spontaneous CP Violation and Horizontal Symmetry in the MSSM: Toward Lepton Flavor Naturalness

Daniel Aloni, Pouya Asadi+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2021

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 100被引用 13

一句话总结

本文提出一个具有U(1)横向对称性和自发CP破坏的超对称模型，以自然地抑制MSSM中的轻子味破坏和CP破坏过程。通过在质量矩阵中引入随机的O(1)系数并定义一种新的精细调节度量，量化了观测到的轻子味可观测量（如μ→eγ和电子电偶极矩）如何自然地出现，表明具有横向对称性的模型相比无序情景可显著降低精细调节程度。

ABSTRACT

We study the contributions of supersymmetric models with a $U(1)$ horizontal symmetry and only spontaneous CP breaking to various lepton flavor observables, such as $\mu o e\gamma$ and the electron electric dipole moment. We show that both a horizontal symmetry and a lack of explicit CP violation can alleviate the existing bounds from such observables. The undetermined $\mathcal{O}(1)$ coefficients in such mass matrix models muddle the interpretation of the bounds from various flavor observables. To overcome this, we define a new fine-tuning measure for different observables in such setups. This allows us to study how naturally the observed IR flavor observables can emerge from a given mass matrix model. We use our flavor-naturalness measure in study of our supersymmetric models and quantify the degree of fine tuning required by the bounds from various lepton flavor observables at each mass scale of sleptons, neutralinos, and charginos.

研究动机与目标

• 通过U(1)横向对称性和自发CP破坏，解决MSSM中的轻子味破坏和CP破坏问题。
• 克服质量矩阵中未确定的O(1)系数所导致的味约束模糊性。
• 定义一种新的精细调节度量，以量化具有横向对称性的模型中轻子味可观测量的自然性。
• 评估当前和未来来自μ→eγ和电子电偶极矩对具有两个希格斯场的超对称模型的约束。
• 证明与无序软质量（含未受控复相位）相比，横向对称性可降低精细调节程度。

提出的方法

• 引入U(1)横向对称性，通过小参数ϵ = ⟨S⟩/Λ抑制Yukawa耦合。
• 通过多个希格斯场的复真空期望值实现自发CP破坏。
• 使用均匀分布生成质量矩阵项的随机O(1)系数，以模拟未知的紫外物理。
• 通过将随机厄米特正定矩阵与幽灵场插入项结合，构建δLL、δRR和δA矩阵。
• 将新的精细调节度量定义为可观测量（如μ→eγ或eEDM）的调节程度与SM费米子质量及混合的调节程度之比。
• 对每个情景执行1000次蒙特卡洛试验，旋转至SM质量基，并对每组随机实现计算可观测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有自发CP破坏的U(1)横向对称性如何影响MSSM中轻子味破坏和CP破坏可观测量？
• RQ2 质量矩阵中未确定的O(1)系数在多大程度上模糊了味和CP约束的解释？
• RQ3 新的精细调节度量能否比传统方法更准确地捕捉味可观测量的自然性？
• RQ4 与无序模型相比，包含横向对称性的模型在μ→eγ和电子电偶极矩约束下如何降低精细调节程度？
• RQ5 基于实验限制，此类模型当前和未来的约束前景如何？

主要发现

• 新的精细调节度量成功隔离了由味和CP破坏可观测量引起的调节，降低了对O(1)系数分布的敏感性。
• 具有横向对称性和自发CP破坏的模型在μ→eγ和电子电偶极矩约束下表现出显著降低的精细调节程度，相比无序软质量。
• 在1000次试验中，平均超轻子质量保持在输入标度˜m = 100 TeV的1%以内，而各本征态的差异在O(1)量级。
• 对于表2中的电荷分配，最轻的超轻子质量可比平均值低一个数量级以上，表明可能存在轻的超轻子。
• 符合SM费米子质量与混合的‘优质’试验比例取决于随机系数分布，但调节比值保持稳健。
• 该模型允许比无序情景更低的超对称粒子质量标度，在满足严格的eEDM和μ→eγ约束的同时，提升了自然性。