[论文解读] Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking, D-terms and R-symmetry

D.R.T. Jones|ArXiv.org|Jan 15, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

该论文通过引入一个无异常的 U(1) 或 R 对称性，提出了两种 RG 不变的异常介导超对称性自发破缺（AMSB）在 MSSM 中的扩展，利用 Fayet-Iliopoulos D-terms 实现稳定且无 tachyon 的 selectron 质量。关键结果是获得一种独特的超粒子谱系，其质量之间存在关联规则，保持近简并的 wino，同时允许第三代的显著分裂，并在某些情况下出现 tau sneutrino 作为 LSP。

ABSTRACT

We explore two distinct resolutions to the tachyonic slepton puzzle in the Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking scenario. Both are based on extending the MSSM by an anomaly free U(1) symmetry, and in both cases exact RG invariance is preserved.

研究动机与目标

• 为解决标准异常介导超对称性自发破缺（AMSB）情景中标量质量变为负值的 tachyonic selectron 问题。
• 在扩展的 AMSB 模型中保持精确的重整化群（RG）不变性，确保低能预测对高能物理不敏感。
• 通过来自扩展 U(1) 或 R 对称性的 Fayet-Iliopoulos D-terms 构建可行的超对称性破缺情景，避免出现 tachyonic 状态。
• 推导并分析由扩展模型的 RG 不变结构所引出的超粒子质量关联规则。
• 探索其现象学可行性，包括 tau sneutrino 作为最轻超对称粒子（LSP）的可能性。

提出的方法

• 将无异常的 U(1) 或 R 对称性引入 MSSM，通过引入新的 U(1) 电荷和单态场扩展规范场，以消除异常。
• 通过 RG 不变的平移修改标量质量矩阵：(m²)^i_j → (m²)^i_j + m₀² Σₐ kₐ(Yₐ)^i_j，其中 Yₐ 为 chiral multiplets 的 U(1) 电荷。
• 将 Fayet-Iliopoulos（FI）D-term 作为质量平移的物理起源，确保在扩展对称性下的规范不变性和 RG 不变性。
• 强制要求新 U(1) 与 MSSM 规范群之间的混合异常为零，以保持 RG 不变性和异常消除。
• 通过利用 RG 不变质量修正的结构，推导出超粒子质量的关联规则，且独立于 FI 参数值。
• 对参数（如 ζ₁, ζ₂, tanβ, m₀）进行数值扫描，以识别具有正标量质量及可接受 LSP 的可行谱系。

实验结果

研究问题

• RQ1 AMSB 中的 tachyonic selectron 问题能否在保持 RG 不变性的前提下得以解决？
• RQ2 Fayet-Iliopoulos D-terms 如何一致地整合进 RG 不变的 AMSB 扩展中？
• RQ3 引入 R 对称性或 U(1) 扩展对超粒子质量谱系有何现象学后果？
• RQ4 扩展模型是否导致超粒子质量的关联规则，且这些规则是否独立于 FI 参数？
• RQ5 在这些模型中，tau sneutrino 是否可能成为最轻超对称粒子（LSP），在何种参数条件下？

主要发现

• 该模型通过引入 U(1) 或 R 对称性扩展，成功解决了 tachyonic selectron 问题，确保在参数空间的较大区域内所有标量质量均为正值。
• 当 m₀ = 40 TeV 时，最重的超粒子质量按 M_SUSY ≈ m₀/40 缩放，导致 gluino 质量接近 1 TeV。
• 谱系特征为近简并的 wino 和中性子质量，保持了 AMSB 的一个关键预测，而第三代 sfermion 由于具有世代依赖的 R 电荷而表现出显著的分裂。
• 在特定参数区域（如 tanβ = 2, e = -1/9, m̄₀² = -0.1 TeV²），τ sneutrino 成为最轻超对称粒子（LSP），质量约为 83 GeV。
• 推导出超粒子质量的关联规则，例如当 tanβ = 5 且 m₀ = 40 TeV 时，有 m̃t₁² + m̃t₂² + m̃b₁² + m̃b₂² - 2(mₜ² + m_b²) - 2.75m̃g² = 0.92 m̄₀² TeV²，且该关系独立于 FI 参数。
• 该模型与 braneworld 场景相容，如先前工作所示，且 R 对称性扩展为在这些框架中进一步探索开辟了新途径。