[论文解读] R-parity violation in split supersymmetry and neutralino dark matter: to be or not to be

Sudhir Kumar Gupta, Partha Konar+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 26, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文研究了R-宇称破坏的分裂超对称理论，表明即使标夸克/标轻子质量很高，最轻的中性子仍可保持宇宙学稳定，并作为暗物质候选者可行。本文识别出两种衰变情形——隐形衰变或位移顶点——并表明在此框架下，强子数与轻子数破坏的约束显著放松。

ABSTRACT

In the recently proposed `split supersymmetry' scenario, the squark and slepton masses are allowed to be at a high scale while the gauginos and Higgsinos are within a TeV. We show that in a theory with broken R-parity, the parameter space of such a scenario allows a situation where the lightest neutralino is still stable on the cosmological scale and can be a dark matter candidate. We also separate the cases where (a) it may be invisible but not a dark matter candidate, or (b) it may decay showing a displaced vertex. It is also emphasized how the constraint on the simultaneous violation of baryon and lepton numbers gets relaxed in this scenario.

研究动机与目标

• 检验在R-宇称破坏的分裂超对称中，最轻的中性子是否仍可作为稳定的暗物质候选者。
• 分类中性子以隐形方式衰变或产生位移顶点的情形。
• 评估R-宇称破坏如何影响分裂超对称框架下同时存在的强子数与轻子数破坏的约束。

提出的方法

• 分析具有高标夸克/标轻子质量的分裂超对称模型中中性子质量谱与R-宇称破坏耦合。
• 评估最轻中性子的衰变宽度与寿命，以判断其是否在探测器内衰变或保持稳定。
• 使用有效场论技术建模R-宇称破坏相互作用及其现象学后果。
• 应用宇宙学与对撞机约束，以区分稳定、隐形与位移顶点衰变情形。
• 比较在分裂超对称框架下R-宇称破坏耦合的允许参数空间。

实验结果

研究问题

• RQ1 在R-宇称破坏的分裂超对称中，最轻的中性子是否可在宇宙学时标内保持稳定？
• RQ2 在何种条件下中性子以位移顶点而非隐形方式衰变？
• RQ3 分裂超对称框架如何放松对同时存在的强子数与轻子数破坏的约束？
• RQ4 R-宇称破坏的中性子衰变在此情形下的现象学信号是什么？
• RQ5 标夸克与标轻子的质量如何影响中性子作为暗物质候选者的可行性？

主要发现

• 即使存在R-宇称破坏，最轻的中性子仍可在宇宙学时标内保持稳定，因此可作为可行的暗物质候选者。
• 出现两种不同的衰变情形：中性子可能隐形衰变，或产生位移顶点，具体取决于R-宇称破坏耦合强度。
• 在分裂超对称框架下，对同时存在的强子数与轻子数破坏的约束显著放松。
• 该模型允许中性子暗物质候选者保持稳定，即使标夸克与标轻子质量较高，同时保持了TeV尺度 gaugino 与 Higgsino 体系的自然性。
• R-宇称破坏衰变的理论现象学对 gaugino 与 Higgsino 质量之间的层级关系以及 R-宇称破坏耦合的结构高度敏感。