[论文解读] Masses and FCNC in Flavoured GMSB scheme

Tomasz Jeliński, Jacek Pawełczyk|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用 3

一句话总结

本文研究了一类具有风味的规范介导超对称性自发破缺（GMSB）模型，其中额外的 ${\bar{5}}$ 消息子多重态通过层级化的 Yukawa 耦合与 MSSM 物质的全部三代相互作用。通过规范跑动演化以及对稀有轻子味破坏过程（尤其是 $\mu \to e\gamma$）的约束，研究得出一个严格的上限：$h_1 h_2 \lesssim 10^{-3}$，该结果强烈限制了 selectron sector 中的味混合，并与自然的层级化 Yukawa 模型一致。

ABSTRACT

We discuss a specific model of extended GMSB type in which 5bar component of one messenger vector pair is treated as an extra flavour. FCNC effects related to the superpotential couplings between 5bar messenger and i-th family of MSSM matter, h_i, are analysed. We find that the strongest limit, h_1h_2<10^{-3}, emerges from constraints on RR slepton contribution to radiative muon decay. The results are in agreement with simple models of hierarchical Yukawa interactions.

研究动机与目标

• 分析一种特定风味 GMSB 模型中的味改变中性流（FCNC），其中额外的 ${\bar{5}}$ 消息子作为第四种味而变换。
• 利用 $\mu \to e\gamma$ 等稀有过程的实验限制，推导消息子-味 Yukawa 耦合 $h_1$、$h_2$ 和 $h_3$ 的现象学约束。
• 评估最大耦合 $h_3$ 对超粒子质量谱的影响，并识别 $h_3$ 的可行微扰窗口。
• 将该模型的预测与简单层级化 Yukawa 模型进行比较，尤其关注 selectron 介导的 FCNC。

提出的方法

• 该模型假设 Yukawa 耦合具有层级结构：$y_1 \ll y_2 \ll y_3 \ll h_3 \sim 1$，且 $h_1 \ll h_2 \ll h_3$。
• 软项通过从 GUT 标度 $M_Y$ 出发的一圈规范跑动演化计算，其中 $F_X / \langle X \rangle = \xi$ 为超对称性破缺的辅助场参数。
• 通过涉及 $h_1$、$h_2$ 和 $h_3$ 耦合的一阶圈图，解析推导出 $\delta^{e}_{RR}$ selectron 质量分裂。
• 使用 SPheno-3.3.0 计算了 $\mu \to e\gamma$ 的分支比，并对 $|\delta^{e}_{RR}|$ 施加约束，以推导 $h_1 h_2$ 的限制。
• 在 $h_1, h_2 \lesssim 0.2$ 范围内进行数值扫描，固定 $h_3 = 0.1$ 和 $h_3 = 0.8$，并与实验限制 $\mathrm{BR}(\mu \to e\gamma) < 5.7 \times 10^{-13}$ 进行比较。
• 分析同时包含解析估算与数值验证，特别强调 RR selectron sector 是 FCNC 的主要来源。

实验结果

研究问题

• RQ1 在风味 GMSB 模型中，消息子-味 Yukawa 耦合 $h_1$、$h_2$ 和 $h_3$ 的现象学约束是什么？
• RQ2 selectron sector 中的非对角软质量如何影响 $\mu \to e\gamma$ 等稀有轻子味破坏过程？
• RQ3 最大耦合 $h_3$ 对超粒子质量谱和微扰性有何影响？
• RQ4 对 $h_1 h_2$ 推导出的约束与简单层级化 Yukawa 模型的预测相比如何？

主要发现

• 模型受到最强约束的来源是 $\mu \to e\gamma$ 衰变：$h_1 h_2 \lesssim 10^{-3}$，该结果来自对分支比的实验限制。
• 使用 SPheno-3.3.0 进行的数值扫描确认了该边界 $h_1 h_2 \lesssim 0.001$，适用于 $h_3 = 0.1$ 和 $h_3 = 0.8$，验证了解析估算。
• RR selectron sector 为 $\mu \to e\gamma$ 提供了主导的一圈贡献，使其成为探测味混合的最敏感探针。
• 识别出两个可行的微扰窗口：$0 < h_3 < 0.25$ 和 $0.75 < h_3 < 1$，后者与层级化 Yukawa 期望一致。
• 该模型预测，较大的 $h_3$ 会导致非常轻的 stops，而 Higgs 玻色体质量保持稳定。
• 结果与简单层级化 Yukawa 耦合模型一致，例如 $h_1 \sim \epsilon^4$，$h_2 \sim \epsilon^2$，$h_3 \sim 1$，可得 $h_1 h_2 \sim 6 \times 10^{-5}$，远在限制范围之内。