[论文解读] Radion Mediated Supersymmetry Breaking as a Scherk-Schwarz Theory

David E. Kaplan, Neal Weiner|ArXiv.org|Aug 1, 2001

Atomic and Subatomic Physics Research被引用 32

一句话总结

该论文通过场重新定义建立了五维紧化理论中轴子介导的超对称性自发破缺与Scherk-Schwarz破缺之间的直接等价关系，证明前者是后者的动力学实现。利用Scherk-Schwarz理论的紫外(UV)有限性，计算了一圈量子修正下的软质量，发现不存在与截断能量相关的Kaluza-Klein介导贡献，从而解决了与Kobayashi和Yoshioka先前结果之间的矛盾。

ABSTRACT

Recently, it has been demonstrated that radion mediated supersymmetry breaking gives the same spectrum as Scherk-Schwarz supersymmetry breaking, and can be interpreted as a dynamical realization of it. We make this connection explicit by exhibiting the direct transformation from one theory to the other. We then use the extreme UV softness of Scherk-Schwarz theories to calculate the one-loop soft masses of matter fields. We do not find any cutoff sensitive ``Kaluza-Klein mediated'' contributions.

研究动机与目标

• 建立五维理论中轴子介导SUSY破缺与Scherk-Schwarz破缺之间直接且显式的场重新定义映射。
• 解决早期关于Kaluza-Klein贡献依赖于截断能量的断言与Scherk-Schwarz机制预期的紫外有限性之间的明显矛盾。
• 利用Scherk-Schwarz理论的显式紫外有限性，计算轴子介导模型中一圈量子修正下的软标量质量。
• 阐明Kaluza-Klein模在介导软质量中的作用，表明其不会产生发散或截断能量敏感的贡献。

提出的方法

• 执行等价于y依赖的SU(2) R-对称性变换的场重新定义，将轴子F项破缺映射为Scherk-Schwarz边界条件。
• 采用标准的五维N=1超多重态形式体系，其中轴子超多重态T包含半径模R及其辅助分量FT。
• 推导出与轴子耦合的U(1)规范多重态的分量作用量，通过⟨T⟩ = R + θ²FT引入F项破缺。
• 对作用量实施场重新定义，证明其等价于具有扭结边界条件的Scherk-Schwarz理论。
• 利用Scherk-Schwarz框架计算一圈修正对软标量质量的贡献，确保紫外有限性。
• 通过分析动量空间中的k-积分来研究截断依赖性，表明在高动量区域存在指数抑制。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过场重新定义将轴子介导的超对称性破缺精确映射为Scherk-Schwarz破缺机制？
• RQ2 在轴子介导模型中，Kaluza-Klein模是否介导有限或发散的软标量质量贡献？
• RQ3 为何先前结果报告了截断依赖的软质量，而Scherk-Schwarz机制已知具有紫外有限性？
• RQ4 Scherk-Schwarz参数ω在软质量谱中起什么作用？它与 gaugino 质量 M₁/₂ 的关系如何？
• RQ5 Scherk-Schwarz机制的紫外有限性如何保护软质量免受大量子修正的影响？

主要发现

• 通过场重新定义，轴子F项破缺与Scherk-Schwarz边界条件完全等价，证实轴子介导破缺是Scherk-Schwarz破缺的动力学实现。
• 一圈软标量质量是有限且不依赖于截断能量的，Kaluza-Klein模不产生发散或幂律依赖于截断能量的贡献。
• 软质量公式为 mϕ² ≈ (g₄²C₂(G)M₁/₂² / 4π²)(3 + 2log(Mc/M₁/₂))，与TeV尺度额外维度中的已知结果一致。
• 软质量的跑动与标准RGE一致，满足 Λdmϕ²/dΛ = (g₄²C₂(G)M₁/₂² / 2π²)，证实了预期的对数跑动行为。
• 软质量积分的被积函数在高动量区域呈指数衰减（e⁻ᵏ²πR），即使规范耦合g₅随能量变化，也能防止紫外发散。
• 无截断依赖性的物理解释在于：SUSY破缺贡献必须至少绕紧致维度一圈，无法被收缩为一点。