[논문 리뷰] The MSSM without mu term

Ann E. Nelson, Nuria Rius외 2명|ArXiv.org|2002. 11. 07.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 ot\!\mu SSM을 제안하며, 이는 표준모형의 초대칭 확장로, ot\!\mu SSM은 ot\!\mu 항을 제거하기 위해 단일장 S, SU(2) 삼중장 T, 그리고 색깔 여덟중장 O를 도입함으로써, 근사적인 U(1)_R 대칭성이 큰 \tan\beta를 보장하고 유해한 풍미 위반 및 전자기 이중극 연산자를 억제한다. 이 모형은 자연스럽게 토퍼-바텀 쿼크 질량 계층을 설명하며, 초대칭 파artner 질량의 상한을 예측한다. 특히, 가장 가벼운 카이니안의 질량은 114 GeV 이하이며, LEP II 제약 조건과 일치한다.

ABSTRACT

We propose a supersymmetric extension of the standard model which does not have a ``mu'' supersymmetric Higgs mass parameter. The matter content of the MSSM is extended with three additional chiral superfields: one singlet, an SU(2) triplet and a color octet, and an approximate U(1)_R symmetry naturally guarantees that tan(beta) is large, explaining the top/bottom quark mass hierarchy. Unlike in the MSSM, there are significant upper bounds on the masses of superpartners, including an upper bound of 114 GeV on the mass of the lightest chargino. However the MSSM bound on the lightest Higgs mass does not apply.

연구 동기 및 목표

• MSSM에서 \mu 문제를 해결하기 위해 \mu 항이 없는 초대칭 모형을 구축하는 것.
• 자연스러운 큰 \tan\beta를 통해 큰 토퍼-바텀 쿼크 질량 계층을 설명하는 것.
• 이상한 초대칭 기여로 인한 비정상 자기모멘트(g-2), b\to s\gamma, 그리고 양성자 붕괴를 억제하는 것.
• 전자약 대칭 정밀도 데이터 및 LEP II 카이니안 질량 제약 조건과의 호환성을 확보하는 것.
• 새로운 장들을 GUT 다중장에 통합함으로써 게이지 커플링 통합을 유지하는 것.

제안 방법

• 세 개의 새로운 편재 슈퍼필드를 도입: \mu 항을 대체하기 위해 단일장 S, SU(2) 삼중장 T, 색깔 여덟중장 O.
• 자연스럽게 큰 \tan\beta를 생성하고 R-포탄 위반 및 풍미 변화 연산자를 억제하기 위해 근사적인 U(1)_R 대칭성을 도입.
• \mu 항이 명시적으로 존재하지 않도록 h_S S H_1 H_2 및 h_T H_1 T H_2 커플링을 포함한 슈퍼포텐셜을 구성.
• 디랙 가우지노 질량 \tilde{M}_2와 메조나나 가우지노 질량 \tilde{m}_2를 포함한 소프트 초대칭 위반 항을 사용.
• 슈퍼포텐셜과 소프트 항에서 유도된 카이니안 및 중성미노 질량 행렬을 유도하며, h_T 및 h_S 커플링 기여를 포함.
• GUT 스케일에서 새로운 물질 장을 고려한 1-루프 게이지 커플링 실행을 수행하여, GUT 스케일에서의 통합 가능성을 테스트.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전자약 대칭의 붕괴를 유지하면서 \mu 항이 없는 타당한 초대칭 모형을 구축할 수 있는가? 이때 정밀 조정이 피할 수 있는가?
• RQ2 근사적인 U(1)_R 대칭성이 \not\!\mu SSM에서 자연스럽게 큰 \tan\beta를 유도하고, 풍미 변화 및 전자기 이중극 연산자를 어떻게 억제하는가?
• RQ3 \not\!\mu SSM에서 카이니안 질량에 대한 현상학적 제약 조건은 무엇이며, LEP II 제약 조건과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 새로운 장들이 SM 게이지 군의 고유 표현으로 삽입될 경우, \not\!\mu SSM에서 게이지 커플링 통합이 유지되는가?
• RQ5 새로운 커플링 h_T 및 h_S는 뮤온의 비정상 자기모멘트와 T 매개변수에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 가장 가벼운 카이니안 질량은 114 GeV 이하로 제한되며, LEP II의 하한 104 GeV과 일치한다.
• 디랙 가우지노 질량 \tilde{M}_2가 104–120 GeV 범위에 있고 h_T > 1일 경우, 모든 카이니안은 104 GeV 이상이 될 수 있다.
• U(1)_R 대칭성이 뮤온의 비정상 자기모멘트를 억제하여, 특히 작은 메조나나 질량에서 MSSM에 비해 작은 값으로 줄여준다.
• 카이니안 질량이 104 GeV를 초과하고 h_T ≈ 1일 경우 T 매개변수는 큰 기여(~2.7)를 받지만, 카이니안 질량을 약 90 GeV으로 낮추면 T ≲ 0.6으로 완화될 수 있다.
• 새로운 장들이 GUT 다중장에 통합될 경우 게이지 커플링 통합이 유지되며, 새로운 물질 스케일은 최대 3×10^7 GeV, GUT 스케일은 최대 10^18 GeV까지 가능하다.
• 이 모형은 U(1)_R 대칭성과 소프트 위반 효과에 의해 유도되는 큰 \tan\beta ≈ 60을 통해 토퍼-바텀 쿼크 질량 계층을 자연스럽게 설명한다.