[论文解读] Flavour Changing Neutral Currents and Inverted Sfermion Mass Hierarchy

Piotr H. Chankowski, Kamila Kowalska+2 more|ArXiv.org|Jul 11, 2005

Rocket and propulsion systems research被引用 7

一句话总结

本文研究了在具有层级 Yukawa 耦合的 MSSM 中，由 D 项超对称性破缺诱导的反向 sfermion 质量层次结构下的味改变中性流（FCNC）和 CP 破坏。结果表明，在多 TeV 量级的 sfermion 质量区域，FCNC 和 CP 约束显著放松，但第一代 sfermion 必须处于数十 TeV 量级才能满足实验约束，尤其是在 Yukawa 相位和非对角 sfermion 质量非统一的情况下。

ABSTRACT

We study the contraints on non-flavour-blind soft supersymmetry breaking terms coming from flavour and CP violating processes in the presence of hierarchical Yukawa couplings, and quantify how much these constraints are weakened in the regions of the MSSM parameter space characterized by heavy gauginos and multi-TeV sfermion masses, respectively. We also study the inverted sfermion mass hierarchy scenario in the context of D-term supersymmetry breaking, and show that generic hierarchical Yukawa couplings with arbitrary phases require first generation squarks in the few 10 TeV range.

研究动机与目标

• 量化在层级 Yukawa 耦合和非统一软项条件下，MSSM 中 FCNC 和 CP 破坏过程的抑制程度。
• 评估反向 sfermion 质量层次结构（即前两代比第三代理论更重）是否能缓解超对称味问题。
• 评估 D 项超对称性破缺机制在生成此类反向层次结构的同时，保持与实验约束一致的可行性。
• 确定 sfermion 质量标度，特别是第一代 sfermion 的质量，以满足对 ΔmK、εK 和 μ→eγ 的约束。

提出的方法

• 基于自发水平 U(1) 对称性破缺的层级 Yukawa 色散模型，其中 ε ≈ λ ≈ 0.22，为 MSSM 超多重态分配特定的水平荷。
• 通过 D 项超对称性破缺实现反向 sfermion 质量层次结构，使前两代 sfermion 较重，第三代理论较轻。
• 对不同 mD（第一代 sfermion 质量）和 mF/mD 比值下的 FCNC 观测量（ΔmK、εK、ΔmD、BR(μ→eγ)）进行数值分析。
• 在 [0.3, 3] 范围内随机变化非对角 sfermion 质量矩阵元素和 Yukawa 系数，以探测一般相位和味结构。
• 从 GUT 标度到弱标度应用跑动的重整化群演化，以考虑 Yukawa 耦合的跑动效应。
• 在两个区域比较约束：低 sfermion 质量（m ~ 500 GeV）且重 gaugino（M1/2 > 800 GeV）的区域，以及高 sfermion 质量（m > 10 TeV）且无 gaugino 质量限制的区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 由 D 项破缺诱导的反向 sfermion 质量层次结构是否能抑制在具有层级 Yukawa 耦合的 MSSM 中危险的 FCNC 和 CP 破坏过程？
• RQ2 在存在任意相位和非统一软项的条件下，为满足对 ΔmK、εK 和 μ→eγ 的实验约束，sfermion 质量标度（特别是第一代 sfermion）需要达到多大？
• RQ3 对非对角 sfermion 质量和对角质量分裂的约束如何依赖于 Yukawa 色散结构和软项破缺参数的选择？
• RQ4 重 gaugino 或重 sfermion 单独在多大程度上能放松 MSSM 中的 FCNC 和 CP 约束？
• RQ5 D 项机制能否生成一个避免精细调节且与味和 CP 观测量一致的可行反向层次结构？

主要发现

• 由 D 项破缺诱导的反向 sfermion 质量层次结构通过额外的 mF²/mD² 因子抑制了 sfermion 质量矩阵中的非对角项，从而降低了 FCNC 贡献。
• 当 mD ≳ 5 TeV 时，超对称对 ΔmK 和 BR(μ→eγ) 的贡献处于可控范围，但 εK 由于 Yukawa 和非对角项中存在大相位，要求 mD 达到数十 TeV 量级。
• 即使 mD ≳ 5 TeV，εK 仍是严格约束，要求 mQ₁ ≈ 1.7mD 且 mD₁ ≈ 2mD，这意味着第一代 sfermion 必须处于数十 TeV 量级。
• 2 重微分重整化群效应增强了轻量 top squark、左手下底夸克和右手中 tau sneutrino 的贡献，使其即使在前两代 sfermion 较重时仍具有显著影响。
• 除非第一二代表象 sfermion 质量低于 ~10 TeV，否则 LHC 无法探测到这些 sfermion，但该模型允许部分标量超对粒子处于可探测范围内。
• 结果表明，只有当第一代 sfermion 极其沉重时，反向层次结构才可行，且允许的参数空间强烈依赖于特定的 Yukawa 色散结构和相位构型。