[论文解读] Some Comments on "Split" Supersymmetry

Manuel Drees|ArXiv.org|Jan 13, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

本文认为，'分裂超对称'——即仅希格斯 boson 为轻粒子，而其他标量粒子均远重于它——与自然且动机充分的超对称性破缺机制（如引力、规范或异常中介）不相容，除非引入额外的独立微调。关键结果是，实现较大的 tanβ 比值需要 |Bμ| ≫ m_SUSY，而这仅在高度人为构造的模型中才能实现，从而削弱了分裂超对称作为自然框架的吸引力。

ABSTRACT

An argument against tolerating finetuning in the Higgs sector is presented, by emphasizing the difference between (well understood) quantum corrections to scalar masses and the (unsolved) problem of the cosmological constant. I also point out that ``split'' supersymmetry, where all scalars except one Higgs boson have masses many orders of magnitude above the weak scale, is not compatible with simple mechanisms of transmitting supersymmetry breaking (gravity, gauge or anomaly mediation), unless a second, independent finetuning of parameters is introduced. This finetuning is required to obtain an acceptable ratio of vacuum expectation values tan(beta).

研究动机与目标

• 挑战'分裂超对称'作为 MSSM 自然延伸的可行性。
• 证明简单的超对称性破缺机制（引力、规范、异常中介）无法在不引入额外微调的情况下产生所需的大型质量分裂。
• 阐明宇宙学常数问题与希格斯质量层次问题之间的区别，认为前者不能作为接受希格斯 sector 微调的正当理由。
• 表明实现大 tanβ 需要 |Bμ| ≫ m_SUSY，而这仅可能在复杂或人为构造的模型中实现。
• 论证在分裂超对称中，为稳定 tanβ 必须存在第二个独立的微调，从而削弱其理论动机。

提出的方法

• 分析树图级希格斯势，推导出 sin 2β = 2Bμ / (m²_Hu + m²_Hd)，将 tanβ 与软对称性破缺参数联系起来。
• 应用微扰统一和味物理的约束，将 tanβ 限制在 0.5 到 100 之间。
• 评估引力、规范和异常中介超对称破缺中的软对称性破缺项，表明它们通常产生 m²_Hd ∼ m²_SUSY，与所需的 m²_Hd ≪ m²_SUSY 冲突。
• 识别出仅 D 项破缺或特定 GMSB 模型能生成 |Bμ| ≫ m_SUSY，但这些模型需要非自然的参数选择或额外场。
• 评估具有额外单态或向量型物质的模型在稳定希格斯 sector 中的可行性，发现其过于复杂。
• 使用跑动方程约束 gaugino 质量并推导出对 m_SUSY 的限制，表明除非进行微调，否则与大质量分裂存在冲突。

实验结果

研究问题

• RQ1 分裂超对称能否在如引力或规范中介等简单且动机充分的超对称破缺模型中实现？
• RQ2 在分裂超对称中实现大 tanβ 所需的微调程度是多少？这种微调是否独立于维持希格斯质量在弱能标所需的微调？
• RQ3 为何宇宙学常数问题不能作为接受希格斯 sector 微调的正当理由？
• RQ4 在自然的超对称破缺框架中，能否使 Bμ 项显著大于超对称标度？
• RQ5 是否存在可行的、非人为构造的模型，可在保持微扰且味守恒的希格斯 sector 的同时，实现 m_SUSY ≫ m_weak？

主要发现

• 分裂超对称与引力或规范中介超对称破缺不相容，除非引入额外的、独立的微调以稳定希格斯 sector。
• 实现大 tanβ（高达 100）的要求迫使 |Bμ| ≫ m_SUSY，而这一条件在标准超对称破缺机制中无法自然实现。
• 在规范中介模型中，|Bμ| ∼ 100 m_SUSY 仅在 m_SUSY 被抑制至 ∼10⁴ m_weak 时才可能实现，导致该尺度远低于统一尺度。
• 异常中介无法产生分裂谱，因为它自然地生成相同数量级的 gaugino 和 sfermion 质量。
• 只有 D 项破缺或包含额外单态和向量型物质的高度人为构造模型才能生成所需的 |Bμ|，但这些模型在理论上有欠吸引力且过于复杂。
• 必须存在第二个独立的微调以维持 m²_Hd ≪ m²_SUSY，这在概率论或景观理论解释下削弱了分裂超对称的自然性。