[论文解读] Phenomenological study of the interactions violating the R-parity symmetry in the supersymmetric theories

G. Moreau|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2000

Black Holes and Theoretical Physics被引用 9

一句话总结

本现象学研究探讨了在超对称理论中R-宇称破坏相互作用，重点关注轻子对撞机和强子对撞机中单个超对称伙伴的产生。研究表明，此类过程可使R-宇称破坏耦合极限的灵敏度提高一到两个数量级，并实现精确的质量测量；同时还能直接探测这些耦合中的复相位，特别是在顶-粲夸克对产生过程中，为观察超对称 sector 中的CP破坏提供了途径。

ABSTRACT

The supersymmetric extension of the Standard Model can contain interactions violating the so-called R-parity symmetry. Such couplings would lead to the lepton and/or baryon number violation and modify deeply the phenomenology of supersymmetry at future particle colliders. We have worked out tests of the R-parity violating interactions. First, we have studied clear signals of the single production of supersymmetric partners of the Standard Model particles, which involves the R-parity violating interactions, in the context of physics at next leptonic and hadronic colliders. The results show that strong sensitivities could be obtained on the soft supersymmetry breaking parameters and indicate the possibility of an improvement of one to two order of magnitude concerning the present indirect limits on the values of several R-parity violating coupling constants. Besides, it has been verified that the single superpartner production analysis offers the opportunity to reconstruct in a model independent way some superpartner masses with an high accuracy. Secondly, we have studied CP symmetry violation effects, due to the complex phases of R-parity violating coupling constants, in the pair production of either fermions or sfermions of different flavors at future leptonic colliders. We have seen notably that the single top quark production allows to test the CP violation in the hadronic sector. The main conclusion of these works is that complex phases of certain R-parity violating coupling constants could be observed, and in particular within a scenario where those couplings would exhibit a strong hierarchy in flavor space.

研究动机与目标

• 研究未来轻子和强子对撞机中R-宇称破坏超对称理论的唯象学信号。
• 评估通过R-宇称破坏耦合探测单个超对称伙伴产生的潜力。
• 探讨未来对撞机对R-宇称破坏耦合常数的敏感度，超越现有间接限制。
• 研究通过费米子和超费米子对产生中的CP破坏不对称性，测量R-宇称破坏耦合中复相位的可能性。
• 展示通过单个产生事例独立重建超对称伙伴质量，且不依赖于模型假设。

提出的方法

• 在e+e−和强子对撞机环境中，通过R-宇称破坏耦合计算单个超对称伙伴产生截面的解析与数值方法。
• 采用有效场论技术建模R-宇称破坏相互作用，重点关注耦合λ′ijk及其唯象学意义。
• 实施运动学重建技术，从单个产生事例中高精度提取超对称伙伴质量。
• 计算由R-宇称破坏耦合引发的味改变中性流（FCNCs）和CP破坏不对称性。
• 应用幺正性和跑动方程方法，确保有效拉格朗日量框架的理论一致性。
• 使用蒙特卡洛模拟和事例重建算法，模拟对撞机末态，包括三轻子和二轻子终态。

实验结果

研究问题

• RQ1 未来e+e−和强子对撞机能否观测到通过R-宇称破坏耦合产生的单个超对称伙伴？
• RQ2 在不依赖基础理论模型的前提下，能否通过单个产生事例独立重建超对称伙伴的质量？
• RQ3 与当前间接限制相比，未来对撞机对R-宇称破坏耦合常数的敏感度达到何种程度？
• RQ4 费米子和超费米子对产生中的CP破坏不对称性能否揭示R-宇称破坏耦合中的复相位？
• RQ5 R-宇称破坏耦合如何影响顶-粲夸克对的产生？该通道能否探测强子区中的CP破坏？

主要发现

• 通过R-宇称破坏耦合产生的单个超对称伙伴提供了在未来的轻子和强子对撞机中探测这些相互作用的直接且清晰的信号。
• 研究表明，对撞机对R-宇称破坏耦合的敏感度相比当前间接限制可提高一到两个数量级。
• 通过单个产生事例可高精度独立重建超对称伙伴质量，且不依赖于基础理论模型。
• 费米子和超费米子对产生中的CP破坏不对称性可直接探测R-宇称破坏耦合中的复相位。
• 顶-粲夸克对末态对R-宇称破坏区中的CP破坏特别敏感，尤其在存在大味层次结构的场景中。
• 分析证实，具有大味结构的R-宇称破坏耦合可导致可观测的CP不对称性，从而为超势能中的复相位提供直接实验探测途径。