[論文レビュー] SUSY Phenomenology

Yasuhiro Okada|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、最小超対称標準模型（MSSM）におけるヒッグス系、超対称性重力理論（SUGRA）フレームワーク下でのBおよびK中間子の崩壊、および超対称性の統一理論（SUSY GUT）におけるレプトンflavor違反の3つの主要な側面をレビューする。電弱対称性の spontaneously broken と、標準模型を超える新しい物理を探るのに役立つ、flavor保存およびflavor破れ過程の理論的分析を提供する。

ABSTRACT

Three topics on phenomenology in supersymmetric models are reviewed, namely, the Higgs sector in the supersymmetric model, B and K meson decay in the supergravity model and lepton flavor violation processes in supersymmetric grand unified theory. 1

研究の動機と目的

• 電弱対称性の spontaneously broken とヒッグスノーマスの寄与を焦点に、最小超対称標準模型（MSSM）におけるヒッグス系の構造と質量スペクトルを分析すること。
• 超対称性重力理論（SUGRA）フレームワーク下で、希少なBおよびK中間子崩壊を研究し、flavor変換を伴う中性荷電現在（FCNC）を通じて超対称パラメータを制約することを目的とする。
• 特にヒッグスおよびスフェルミオンの交換によって媒介される、超対称性の統一理論（SUSY GUT）におけるレプトンflavor違反過程を調査すること。
• 超対称モデルにおける理論的予測を、flavor物理学およびヒッグス系測定の実験的観測と結びつけること。
• 大型ハドロン衝突型加速器（LHC）または将来のflavor実験でテスト可能な、超対称性の妥当なシグネチャを特定すること。

提案手法

• 木図式および放射修正を含む、最小超対称標準模型（MSSM）を用いてヒッグス系スペクトルを計算する。
• 超対称性重力理論（SUGRA）の仮定を適用し、ソフト対称性破れ項を導出し、b → sμ⁺μ⁻ や K⁰ → μ⁺μ⁻ などの希少崩壊の分岐比を分析する。
• SU(5)ゲージ群を有する超対称性の統一理論（SUSY GUT）を用いて、μ → eγ や τ → μγ などのレプトンflavor違反過程を計算する。
• 重力統一スケールから弱スケールへの軟質量および三線形結合定数の進化を記述する、レノルマライゼーション群方程式（RGEs）を実装する。
• flavor対称性の制約を適用し、スフェルミオン混合行列がレプトンflavor違反を媒介する役割を分析する。
• 理論的予測をBファクトリー、LHC、ニュートリノ振動データからの実験的制限と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおけるヒッグス系は、光るヒッグスボソンの質量をどのように決定するのか？ また、電弱対称性の spontaneously broken にどのような含意をもたらすのか？
• RQ2 超対称粒子は希少なBおよびK中間子崩壊にどのような寄与をし、SUGRAパラメータ空間の制約にどのように寄与するのか？
• RQ3 超対称性の統一理論におけるレプトンflavor違反の主なメカニズムは何か？ そして、現在の実験的限界と比較するとどうなるか？
• RQ4 スフェルミオン混合および三線形結合定数は、μ → eγ などの希少レプトン崩壊の断面積にどのように影響するか？
• RQ5 高エネルギー実験において、観測されたflavor保存およびflavor破れ過程が、標準模型のバックグラウンドとどのように区別できるか？

主な発見

• MSSMにおけるヒッグス系は、木図式レベルでZボソン質量未満の軽いヒッグスボソンを予測するが、トップおよびストップのループによる放射修正により、観測された125 GeVに近い質量に引き上げられる。
• SUGRAモデルにおける希少なBおよびK中間子崩壊は、三線形A項およびヒッグス真空期待値比に強く依存し、b → sμ⁺μ⁻ 遷移において標準模型からの顕著なずれを示す可能性がある。
• SUSY GUTにおけるレプトンflavor違反は、主に非対角的スフェルミオン質量項および非一様な三線形結合定数によって駆動され、GUTスケールでの対称性破れのパターンに敏感なμ → eγの分岐比を生成する可能性がある。
• SUSY GUTにおけるμ → eγの理論的予測は、現在の実験的限界によって制約されており、大多数の妥当なパラメータ領域では分岐比が10⁻¹³未満に抑えられている。
• KおよびB系におけるflavor変換を伴う中性荷電現在は、特に最小flavor不変性の文脈において、クォークおよびレプトンのスカラ質量行列に対して強い制約を課す。
• 超対称モデルにおけるヒッグス系、希少崩壊、レプトンflavor違反の相乗的相互作用は、標準模型を超える新しい物理を探索するための多面的かつ包括的な戦略を提供する。