[论文解读] Unification and low-energy supersymmetry at one and two-loop orders

Nir Polonsky|ArXiv.org|Nov 23, 1994

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文在单圈和双圈阶次下研究了最小超对称标准模型（MSSM）扩展中的规范耦合统一与 Yukawa 耦合关系。研究发现，底夸克-τ 轻子统一强烈倾向于 Higgs 玻色子质量低于 110 GeV，同时分析了大统一理论对软超对称性破坏参数及低能谱的影响。

ABSTRACT

The status of coupling constant unification -- assuming the validity of the standard model or of its minimal supersymmetric extension at high energies -- and of relations between various Yukawa couplings (assuming the supersymmetri extension) which are implied in certain grand-unified theories, are studied in detail. Theoretical uncertainties in the calculations are emphasized, and low-energy constraints and predictions are derived. In particular, we find that bottom-tau unification favors a Higgs boson lighter than 110 GeV. The structure of the vacuum in the model studied is also discussed. Implications of embedding supersymmetric models in grand-unified theories are further explored and are shown to affect the soft supersymmetry breaking mass parameters of the models, and thus the spectrum at low-energy.

研究动机与目标

• 评估在单圈和双圈阶次下最小超对称标准模型（MSSM）中规范耦合统一的可行性。
• 研究大统一理论（GUTs）对低能超对称模型中软超对称性破坏参数的影响。
• 从统一条件推导低能约束与预测，特别关注 Yukawa 耦合关系。
• 分析在统一假设下模型的真空结构。
• 量化统一计算中的理论不确定性及其对现象学预测的影响。

提出的方法

• 在 MSSM 框架下执行规范耦合的单圈和双圈跑动方程演化。
• 应用来自大统一理论的边界条件以约束 Yukawa 耦合，特别是底夸克和 τ 轻子的耦合。
• 使用规范耦合的双圈 beta 函数，并包含 Yukawa 耦合演化中的双圈修正。
• 在统一约束下分析模型的真空结构，包括稳定性与对称性破缺模式。
• 评估 GUT 尺度物理对低能软 SUSY 破坏参数（如标量质量与 A-项）的影响。
• 将预测与实验约束进行比较，特别是对 Higgs 玻色子质量的约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 在双圈阶次下，底夸克-τ Yukawa 耦合统一在多大程度上约束了 MSSM 中 Higgs 玻色子的质量？
• RQ2 双圈修正如何影响 MSSM 中规范耦合统一的精度？
• RQ3 将 MSSM 嵌入大统一理论框架对软 SUSY 破坏参数的低能谱有何影响？
• RQ4 双圈计算中的理论不确定性如何影响统一预测的可靠性？
• RQ5 在底夸克-τ 统一与 MSSM 边界条件的约束下，电弱真空的稳定性和结构如何？

主要发现

• 在双圈阶次下，底夸克-τ Yukawa 统一倾向于 Higgs 玻色子质量低于 110 GeV，提供了强有力的现象学约束。
• 双圈修正显著影响规范耦合的跑动，并提高了统一预测的精度。
• 将 MSSM 嵌入 GUT 框架会导致软 SUSY 破坏参数之间出现非平凡关系，从而影响低能谱。
• 双圈计算中的理论不确定性不可忽略，必须在推导低能预测时予以考虑。
• 在统一约束下，模型的真空结构是稳定的，支持该框架的一致性。
• 本研究证实，当包含高阶修正时，底夸克-τ 统一在 MSSM 中仍是一个可行且具有预测力的条件。