[论文解读] SO(10) inspired GMSB

Manuel E. Krauss, W. Porod+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

该论文提出了一种受SO(10)启发的规范非奇异超对称模型，具有SU(3)×SU(2)×U(1)R×U(1)B-L规范对称性，嵌入在最小规范介导（GMSB）中，并通过逆 seesaw 机制实现中微子质量。研究表明，来自扩展规范场的D-项显著提高了轻希格斯粒子的质量，使得m_h ≈ 125 GeV无需依赖超对称粒子质量极端偏大，同时预测的双光子希格斯衰变宽度与标准模型预期一致或更低。

ABSTRACT

We consider a supersymmetric model motivated by a SO(10) GUT theory: the gauge sector near the SUSY scale consists of SU(3)_c x SU(2)_L x U(1)_R x U(1)_{B-L}. We embed this model in minimal gauge mediation and incorporate neutrino data via an inverse seesaw mechanism. Also in this restricted model the additional D-terms can rise the light Higgs mass in a sizable way. Therefore, it is much easier to obtain m_h \simeq 125 GeV without the need to push the SUSY spectrum to extremely large values as it happens in models with MSSM particle content only. We show that this model predicts a diphoton rate of the Higgs equal or smaller than the standard model expectation. We discuss briefly the collider phenomenology with a particular focus on the next to lightest supersymmetric particle where this model offers the sneutrino as an additional possiblity. Moreover we point out that also in this model variant supersymmetry can be discovered in Z' decays even in scenarios where the strongly interacting particles are too heavy to be produced at a sizable rate at LHC with 14 TeV. In addition, we show that lepton flavor violating observables constrain the size of the neutrino Yukawa couplings where in particular muon decays and \mu-e conversion in heavy atoms are of particular importance. Once these constraints are fullfilled the rates for au decays are predicted to be below the reach of near future experiments.

研究动机与目标

• 构建一个受SO(10)大统一理论启发的超对称模型，通过逆 seesaw 机制实现真实的中微子质量。
• 探讨在扩展规范场中引入的额外D-项是否能够提高轻希格斯粒子质量，从而减少对超对称粒子质量极端偏大的依赖以实现m_h ≈ 125 GeV。
• 分析对撞机现象学，特别是次轻量超对称粒子（NLSP），重点关注右手中微子作为可行的NLSP候选者。
• 评估即使强子相互作用的超对称粒子在14 TeV LHC下无法直接产生，是否仍可通过Z'玻色子衰变发现超对称性。
• 利用轻子味违反过程（特别是μ→eγ和原子中μ-e转换）约束中微子Yukawa耦合。

提出的方法

• 将SU(3)×SU(2)×U(1)R×U(1)B-L规范场嵌入最小规范介导（GMSB），确保异常消除并自然生成gaugino质量。
• 通过引入重右手中微子实现逆 seesaw 机制，生成与振荡实验数据一致的小中微子质量。
• 计算对希格斯质量的量子修正，特别是来自U(1)R和U(1)B-L对称性的D-项，以增强m_h。
• 通过计算扩展谱中带电粒子和中性粒子圈修正，评估双光子希格斯衰变宽度。
• 分析NLSP区，由于其规范量子数和衰变模式，确认右手中微子为可行的候选者。
• 通过现有μ→eγ和原子中μ-e转换的约束，评估未来实验对μ→eγ及其他LFV过程的探测能力，从而约束中微子Yukawa耦合。

实验结果

研究问题

• RQ1 在GMSB框架中引入U(1)R和U(1)B-L规范对称性，是否能显著提高轻希格斯粒子质量，而无需使超对称粒子质量极端偏大？
• RQ2 该扩展GMSB模型中希格斯玻色子的双光子衰变宽度预测为何？与标准模型预期相比如何？
• RQ3 右手中微子能否作为该模型中可行的次轻量超对称粒子（NLSP）？其现象学特征是什么？
• RQ4 当强子相互作用的超对称粒子在LHC 14 TeV下无法直接产生时，是否仍可通过Z'玻色子衰变发现超对称性？
• RQ5 轻子味违反可观测量（尤其是μ→eγ和重原子中μ-e转换）在多大程度上约束了该模型中的中微子Yukawa耦合？对未来μ→eγ搜索有何影响？

主要发现

• 来自扩展U(1)R和U(1)B-L规范对称性的D-项显著提高了轻希格斯粒子质量，使得m_h ≈ 125 GeV，而无需将超对称粒子质量推至极端值。
• 该模型预测的双光子希格斯衰变宽度等于或小于标准模型预期，这是由于带电粒子和中性粒子圈修正中的抵消效应。
• 右手中微子作为可行的次轻量超对称粒子（NLSP）脱颖而出，其对撞机信号特征与 gravitino 或其他NLSP明显不同。
• 即使强子相互作用的超对称粒子在14 TeV LHC下无法直接产生，仍可通过Z'玻色子衰变为超对称粒子最终态来发现超对称性。
• 轻子味违反可观测量（特别是μ→eγ和重原子中μ-e转换）对中微子Yukawa耦合施加了强约束，使预测的μ→eγ分支比低于近未来实验的探测灵敏度。