[论文解读] Exploring Non-Universal Gauge Mediation

Linda M. Carpenter|arXiv (Cornell University)|Dec 29, 2017

Quantum Mechanics and Applications被引用 4

一句话总结

本文提出了一种规范自洽的超对称规范传递广义框架，将来自不同超对称性自发破缺扇区的狄拉克和马约拉纳 gaugino 统一起来，实现了非简并的 gaugino 质量。研究表明，狄拉克胶子费米子——尤其在具有超软及最小规范传递标量质量的模型中——可产生‘对撞机安全’的谱系，放松了标量夸克的质量限制，并形成复杂的衰变链，从而在LHC约束下仍能保持可行且压缩的谱系。

ABSTRACT

I explore the phenomenology and models of Gauge Mediation with a mixed spectrum of Dirac and Majorana gauginos. Scalar sfermion masses are generated using a mixture of Supersoft and Minimal Gauge Mediated communication mechanisms. I build simple models where Dirac and Majorana gauginos arise from distinct SUSY breaking sectors. I explore the phenomenology of the gauge mediated parameter space, identifying candidate NLSP's and possible mass hierarchies. The phenomenological focus is on 'collider safe' models where the gluino is Dirac. Within this model space I find a range of complex SUSY spectra and decay chains.

研究动机与目标

• 开发一种广义规范传递（GGM）的通用形式化方法，同时包含狄拉克与马约拉纳 gaugino，超越最小或纯粹超软模型的范畴。
• 研究胶子费米子为狄拉克型的模型的理论现象学，因为该构型可通过抑制胶子费米子对产生而增强‘对撞机超安全’，并放松对标量夸克的限制。
• 在非简并 gaugino 质量背景下，识别具有压缩质量层次、多种次近稳定粒子（NLSP）候选者及非标准衰变链的可行新物理谱系。
• 探索将狄拉克与马约拉纳 gaugino 的超对称性破缺扇区分离开的模型构建可能性，以实现更自然且简洁的构造。
• 评估当前尚未探测的GGM参数空间区域（尤其是低质量标量夸克与狄拉克胶子费米子共存的情况）在当前LHC约束下的可行性。

提出的方法

• 构建一个GGM框架，其中狄拉克 gaugino 通过隐藏U(1)规范对称性实现超软机制，而马约拉纳 gaugino 则来自具有SU(5)中介子的最小规范传递。
• 使用低能有效算符描述狄拉克与马约拉纳 gaugino 状态之间的混合，允许具有六个独立质量参数（每个 gaugino 一个，每个SM规范群一个标量质量）的一般谱系。
• 应用广义规范传递的定义：当SM规范耦合常数被关闭时，所有MSSM质量均趋于零，确保该模型仍属于GGM类别。
• 引入双中介子扇区结构——一组中介子耦合至隐藏U(1)以产生狄拉克质量，另一组耦合至SU(5)扇区以产生马约拉纳质量——从而实现对 gaugino 质量的独立控制。
• 对包含狄拉克胶子费米子与马约拉纳中性子的基准点进行现象学分析，重点研究衰变链、质量压缩与对撞机信号。
• 利用现有对喷射+缺失能量的搜索结果评估LHC约束，并考虑胶子费米子对产生截面抑制对质量限制放松的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何构建一个一致的GGM模型，使其能从不同的超对称性破缺扇区中同时包含狄拉克与马约拉纳 gaugino？
• RQ2 在非简并 gaugino 质量谱中，狄拉克胶子费米子的理论现象学后果是什么，特别是对对撞机安全性与质量限制的影响？
• RQ3 在混合狄拉克/马约拉纳 gaugino 谱的模型中，哪些超粒子衰变链与NLSP候选者会出现？它们与标准GGM或超软模型有何不同？
• RQ4 当前LHC搜索对包含狄拉克胶子费米子与压缩质量层次的谱系的敏感度如何，尤其是在标量夸克产生被抑制的情况下？
• RQ5 在狄拉克胶子费米子模型中，可行的低质量标量夸克情景是否仍能存在？此类框架中对标量夸克NLSP施加了哪些约束？

主要发现

• 具有狄拉克胶子费米子的模型表现出‘对撞机超安全’特性，因产生截面被抑制，使得胶子费米子质量可达数TeV而与LHC数据无冲突。
• 标量夸克质量可显著轻于具有重马约拉纳胶子费米子的模型，当前LHC排除界限因对产生截面减少而被放松。
• 包含狄拉克胶子费米子与压缩谱的参数空间可容纳多种NLSP候选者，包括温尼诺、轻子超伴子与标量夸克，导致复杂且非标准的衰变链。
• 包含狄拉克胶子费米子与马约拉纳中性子的基准点显示，胶子费米子质量可达约2 TeV，标量夸克质量低于500 GeV，尽管后者区域受长寿命粒子搜索约束。
• 狄拉克胶子费米子模型中对产生截面的抑制意味着当前的喷射+缺失能量搜索可能不直接适用，导致大量参数空间区域尚未被探测。
• 非简并 gaugino（尤其是含狄拉克胶子费米子者）的模型空间仍基本未被探索，为未来对撞机的新型事例拓扑与发现通道提供了潜力。