[论文解读] Minimal Flavor Violation as an alternative to R-parity

Christopher Smith|arXiv (Cornell University)|May 7, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 14

一句话总结

本文提出，最小 flavor 破坏（MFV）可取代 MSSM 中的 R-奇偶性，自然抑制味改变的中性流及质子衰变，且无需引入人为对称性。通过实施 MFV，该模型解释了质子稳定性，并简化了超对称搜索策略，预测单个停夸克共振产生为关键信号。

ABSTRACT

A peculiar aspect of the MSSM, the simplest supersymmetric extension of the Standard Model, is that it is usually defined including an ad hoc symmetry, R-parity, whose sole purpose is to forbid rapid proton decay. This symmetry deeply alters the phenomenology of the MSSM, and renders the experimental search strategies quite involved. Besides, the MSSM suffers from a number of flavor puzzles. Generically, the superparticle contributions to Flavor Changing Neutral Currents (FCNC) are too large compared to experiment, both in the quark and lepton sectors. The Minimal Flavor Violation (MFV) hypothesis aims at suppressing these contributions, and when enforced as a symmetry principle, achieves this in a very natural and systematic way. In this talk, it will be shown that imposing MFV is not only able to suppress supersymmetric contributions to FCNC, it also naturally explains the apparent stability of the proton. As a result, R-parity can be avoided altogether, motivating the search for supersymmetry through simpler channels, like for example single stop resonant production, whose strength is predicted by MFV.

研究动机与目标

• 为解决 MSSM 中 R-奇偶性引入的任意性，其仅用于防止质子快速衰变。
• 解决 MSSM 中的味谜题，特别是夸克与轻子扇区中大型超对称味改变中性流（FCNC）贡献。
• 探究 MFV 对称性是否能自然抑制 FCNC 并在不依赖 R-奇偶性的情况下稳定质子。
• 在 MFV 框架下，识别更简单、更具预测性的超对称实验搜索通道。

提出的方法

• 将最小 flavor 破坏（MFV）假说作为对称性原理引入 MSSM，限制 Yukawa 耦合与 sfermion 质量矩阵仅作为标准模型 Yukawa 耦合的函数。
• 利用 MFV 结构，抑制夸克与轻子扇区中树图与圈图对 FCNC 过程的贡献。
• 在 MFV 框架下分析质子衰变振幅，表明主导衰变模式自然被抑制。
• 推导 MFV 的现象学后果，特别是预测单个停夸克共振产生为关键发现通道。
• 将基于 MFV 的模型与 R-奇偶性守恒的 MSSM 在味与质子稳定性约束方面进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 MFV 假说是否能自然抑制 MSSM 夸克与轻子扇区中的味改变中性流？
• RQ2 MFV 是否足以抑制质子衰变振幅，从而在不引入 R-奇偶性的情况下解释质子稳定性？
• RQ3 在 MFV 框架下，超对称的主要实验信号是什么？它们与基于 R-奇偶性的模型有何不同？
• RQ4 MFV 能否作为 MSSM 中的基本对称性取代 R-奇偶性，同时与味及电弱精确测量数据保持一致？

主要发现

• MFV 通过限制 sfermion 的味混合与 Yukawa 矩阵对齐，自然抑制了夸克与轻子扇区中的 FCNC 贡献。
• 在 MFV 框架下，质子衰变振幅被抑制，使得质子稳定性与实验限制一致，而无需引入 R-奇偶性。
• MFV 模型中缺乏 R-奇偶性导致超对称现象学简化，单个停夸克共振产生作为主导且具预测性的发现通道浮现。
• MFV 框架为 R-奇偶性提供了一种自然且系统化的替代方案，解决了 MSSM 中的味与质子稳定性问题。