[论文解读] Supersymmetry Breaks when Gauge Symmetry Breaks: Cybersusy I

John A. Dixon|ArXiv.org|Aug 6, 2008

Neutrino Physics Research参考文献 8被引用 6

一句话总结

本文提出了一种在超对称标准模型（SSM）中实现超对称性（SUSY）自发破缺的新机制，其中超对称性与规范对称性通过一种新的复合算符实现方式——称为“网络超对称”（cybersusy）——同时破缺。该机制基于真空期望值（VEVs）生成的BRS上同调，推导出一个有效作用量，其结果与实验一致的轻子质量谱，且不产生真空能量问题或非自然的和规则。

ABSTRACT

This paper summarizes a new approach to supersymmetry breaking in the supersymmetric standard model (SSM). The approach arises from some remarkable features of the BRS cohomology for composite operators in the SSM, and the behaviour of those operators when gauge symmetry is spontaneously broken. A new realization of supersymmetry arises for these operators. This realization is equivalent to the generation of supersymmetry anomalies, though they are not present in the usual sense. The consequences are worked out in detail for the electron and neutrino flavour triplets, by using the appropriate effective action to analyze the new anomalous realization of supersymmetry. This effective action generates a mass spectrum for leptons that is consistent with present experimental data. There is no vacuum energy problem, and no annoying mass sum rules are present.

研究动机与目标

• 解决超对称标准模型（SSM）中长期存在的超对称性破缺理论难题。
• 解释超对称性如何以与实验数据（特别是轻子）一致的方式破缺。
• 提出一种机制，使超对称性破缺并非源于显式项，而是源于BRS上同调中复合算符的结构。
• 消除真空能量问题，并避免其他超对称破缺模型中常见的微调质量和规则。
• 为在大型强子对撞机（LHC）等对撞机中寻找超对称伙伴粒子提供一个现象学上可行的框架。

提出的方法

• 分析SSM中复合算符的BRS上同调，重点关注手征超多重态及其约束条件。
• 识别出一类特殊的复合算符——'点旋量多重态'（dotspinor multiplets）——它们仅通过上同调分析出现，而非标准超空间方法。
• 引入一种新代数——'网络超对称代数'（cybersusy algebra），由希格斯场的真空期望值（VEV）生成，可同时破缺规范对称性和超对称性。
• 从网络超对称代数构建有效作用量，导致低能区显式超对称性破缺。
• 应用有效作用量形式化方法计算轻子质量谱，利用参数G、D、R生成三种味的七种不同质量。
• 利用手征超对称的上同调推导超对称伙伴的结构及其质量关系，避免依赖显式软项。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何实现一种与观测到的轻子质量及无真空能量问题一致的超对称性破缺机制？
• RQ2 真空期望值（VEV）在复合算符中生成一种新的、异常的超对称实现方式中起什么作用？
• RQ3 SSM中复合算符的BRS上同调能否导出一种无需引入非自然和规则的现象学上可行的质量谱？
• RQ4 这种新型网络超对称代数与传统超对称异常有何不同？其对超对称伙伴质量有何影响？
• RQ5 该机制能否推广至规范玻色子和强子？其对它们的超对称伙伴质量施加了何种约束？

主要发现

• 由VEV生成的网络超对称代数，导致复合算符中出现一种新的异常超对称实现方式，可同时破缺规范对称性和超对称性。
• 从网络超对称代数导出的有效作用量产生一个轻子质量谱，包含三种味的七种不同质量，由三个正参数G、D、R确定。
• 该模型成功重现了观测到的轻子质量层次结构，无需引入非自然的质量和规则或微调。
• 真空能量保持为零，解决了困扰许多超对称破缺模型的宇宙学常数问题。
• 电子、μ子和τ子（及其对应中微子）的超对称伙伴被预测质量大于其标准模型对应粒子，与实验约束一致。
• 该机制在轻子体系中表现稳健，提示类似结构可能适用于强子和规范玻色子，但需进一步的上同调分析验证。