[论文解读] A New Approach to the Phenomenology of Cosmological Supersymmetry Breaking

T. Banks|ArXiv.org|Aug 24, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用 4

一句话总结

该论文提出了一种新的宇宙学超对称（SUSY）破缺低能有效模型，其中SUSY破缺通过约10^3 GeV处的强耦合规范理论实现，生成了 gaugino 质量，并在不引入轴子的情况下解决了强CP问题。该模型通过一个在超多重态中的金斯蒂诺（Goldstino）将引力子质量与宇宙学常数联系起来，得出引力子质量约为10^{-3} eV，与宇宙学SUSY破缺原理一致。

ABSTRACT

I introduce a new low energy effective description of Cosmological SUSY breaking. It requires the existence of a strongly interacting gauge theory at a scale of order $10^3$ GeV, some of whose fields carry standard model quantum numbers. SUSY breaking is communicated to the standard model through gaugino masses and the Higgs multiplets. The model also provides a possible new solution of the strong CP problem

研究动机与目标

• 开发一种现象学上可行的宇宙学SUSY破缺低能有效理论，避免先前模型的问题。
• 通过一个约10^3 GeV处的新强相互作用规范群及携带SM量子数的自旋多重态，自然地解释大gaugino质量。
• 在不引入轴子的前提下，通过强相互作用中自动CP守恒，提出强CP问题的新解法。
• 通过一个禁止树图μ项的离散R对称性（F），确保μ项的自然性。
• 通过赝对称性和Goldstino扇区的结构，探索与味物理及中微子质量的联系。

提出的方法

• 引入一个作为Goldstino的局域超多重态G，其在所有低能规范群下为单态，且R荷为零。
• 假设一个超势项 Λ^{1/4}M_P^2 w(G/M_P)，其中w(0)为1阶量，通过宇宙学常数Λ生成SUSY破缺。
• 引入一个新的规范群G，包含自旋多重态F1、F2及汤川耦合g_G ∫d²θ GF1F2，确保在G的规范变换后无相关算符。
• 包含一个R对称的耦合g_μ ∫d²θ G H_u H_d，自然地生成μ项，且μ项因离散对称性F而被禁止。
• 假设Kähler势K = GG* k(G/M_1, G*/M_1, G/M_U, G*/M_U)，其中M_1 ~ 10^3 GeV，以稳定|G|在~M_1附近。
• 通过Wess-Zumino型耦合ln(G/M_1) W²或(G/M_1)^a W²（取决于G是否具有异常U(1)对称性）推导gaugino质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否构建一个避免先前模型现象学问题的宇宙学SUSY破缺低能有效理论？
• RQ2 在宇宙学SUSY破缺框架下，如何自然地生成大gaugino质量？
• RQ3 能否通过强耦合扇区中的自动CP守恒，在不引入轴子的前提下解决强CP问题？
• RQ4 离散对称性（如F）在确保μ项自然性及味保护方面起什么作用？
• RQ5 SUSY破缺尺度M_1与尺度√(M_P Λ^{1/4})之间的巧合是否具有动力学解释，还是仅为巧合？

主要发现

• 该模型预测引力子质量约为10^{-3} eV，与宇宙学SUSY破缺的标度律m_{3/2} ∼ Λ^{1/4} M_P一致。
• Goldstino超多重态的F项F_G估计为~10^7 GeV²，源于Kähler势和超势结构。
• 若强G动力学自动CP守恒，则该模型可在不引入轴子的前提下解决强CP问题。
• 由于离散对称性F的存在，μ项自然地小，该对称性禁止了树图μ项，并保护μ参数免受大量子修正影响。
• 若U(1)_A对称性未被打破，该模型可能包含一个低能QCD轴子，但此情况可能因实验排除，除非引力子衰变占主导。
• 该模型具有自然的GIM机制且无SUSY味问题，因为仅Higgs汤川耦合破坏了大的味对称性。