[论文解读] D-term assisted Anomaly Mediation in E6 motivated models

Masaki Asano, T. Kikuchi+1 more|ArXiv.org|Jul 31, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 39被引用 4

一句话总结

本文提出了一种在E6动机的GUT模型中引入D项辅助的异常规范对称性自发破缺机制，其中来自E6统一的额外U(1)S D项可稳定 selectron 质量，防止其出现快子行为。通过引入该D项，该模型生成了具有左右sfermion质量分裂的独特超粒子质量谱，从而产生独特的LHC信号。该模型实现了与WMAP数据一致的暗物质遗迹密度，可能通过非热产生机制实现轻量中性子暗物质。

ABSTRACT

We investigate effects of D-term contributions to the anomaly mediated supersymmetry breaking scenario. If we introduce an E6 GUT motivated D-term, it is possible that slepton mass squared is positive at weak scale even if there are no other D-term contributions. Moreover, as a consequence of additional D-term contributions to scalar masses, we obtain various soft supersymmetry breaking mass spectra, which are different from those obtained in the conventional anomaly mediation scenario. Then there would be a distinct signature of this scenario at the LHC. For example, in several cases, there exist mass splittings between the right-handed sfermion and the left-handed sfermion. We also discuss some characteristic features of the neutralino dark matter in this model.

研究动机与目标

• 通过引入额外的D项贡献，解决传统异常规范对称性自发破缺（AMSB）中的快子 selectron 问题。
• 探索来自E6 GUT对称性的U(1)S D项的唯象学影响，超越标准的U(1)Y和U(1)B-L项。
• 研究该新D项如何修改软规范对称性自发破缺质量谱，并导致LHC上的可观测信号。
• 评估最轻中性子作为暗物质候选者的遗迹密度，并评估其与WMAP数据的一致性。
• 确定在此情景下轻量中性子暗物质是否可行，特别是通过非热产生机制。

提出的方法

• 该模型引入了来自E6 GUT的U(1)S规范对称性，其D项对标量质量的贡献通过Fayet-Iliopoulos机制计算。
• 软规范对称性自发破缺质量通过修改的异常规范对称性自发破缺框架计算，包括来自U(1)Y、U(1)B-L和U(1)S对称性的D项贡献。
• 标量质量平方项由异常规范对称性贡献与D项贡献之和导出，其中D项由αY、αB-L和αS参数化。
• 使用ISAJET 7.75对所有sfermion质量谱进行数值计算，重点关注sfermion质量分裂与手征性结构。
• 利用micrOMEGAs评估暗物质遗迹密度，同时考虑热与非热产生机制。
• 对(DY, DB-L, DS)的参数空间进行扫描，以识别与ΩCDMh²的WMAP约束一致的区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 来自E6 GUT的U(1)S D项是否足以稳定快子 selectron 质量，而无需额外引入U(1)Y或U(1)B-L D项？
• RQ2 来自U(1)S的D项如何改变软规范对称性自发破缺质量谱，特别是左右sfermion质量分裂？
• RQ3 这些修改后的质量谱会产生哪些独特的LHC信号，特别是在squark与slepton衰变中？
• RQ4 最轻中性子在此模型中是否是可行的暗物质候选者？其能否实现观测到的遗迹密度？
• RQ5 若考虑非热产生机制，轻量中性子暗物质是否仍与WMAP数据一致？

主要发现

• 仅引入U(1)S D项即可充分稳定快子 selectron 质量，以比要求U(1)Y与U(1)B-L D项更经济的方式解决快子问题。
• 该模型在左右手sfermion之间产生显著的质量分裂，导致独特的衰变模式，例如右旋squark衰变中出现特定的喷射流或轻子多重性。
• 在热产生情景下，最轻中性子的遗迹密度仅在中性子质量较大（M_SUSY ≈ 5 TeV）时与WMAP数据一致，这是由于Wino样湮灭过程过快。
• 通过模态粒子衰变产生的LSP中性子非热产生机制，即使在M_SUSY较低时，也能实现可行的轻量中性子暗物质候选者。
• 该模型因手征性质量分裂，特别是在sfermion领域，预测了LHC上独特的信号，有助于与传统AMSB模型区分开来。
• 参数空间(αY, αB-L, αS)允许在包含非热产生机制时，实现与WMAP一致的暗物质可行解。