[论文解读] Weak-Scale Supersymmetry: Theory and Practice

Jonathan Bagger|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 23

一句话总结

本文提出弱能标超对称性作为解决标准模型中层次问题的方案，其中超对称性通过超伴粒子圈抵消希格斯质量的二次发散量子修正。文章发展了超多重场技术以构建最小超对称标准模型，并概述了对强子对撞机搜索的预期，表明当超对称性在TeV能标附近实现时，可避免精细调节问题。

ABSTRACT

These lectures contain an introduction to the theory and practice of weak-scale supersymmetry. They begin with a discussion of the hierarchy problem and the motivation for weak-scale supersymmetry. They continue by developing the coset approach to superfields. They use superfield techniques to construct the minimal supersymmetric version of the standard model and to discuss soft supersymmetry breaking and its implications. The lectures end with a brief survey of expectations for future collider experiments.

研究动机与目标

• 激励弱能标超对称性作为解决层次问题的方案，其中希格斯质量对量子修正异常敏感。
• 解释全局U(1)轴向对称性如何保护费米子质量但不保护标量质量，从而导致希格斯质量出现二次发散。
• 证明超对称性通过玻色子与费米子圈修正之间的抵消，消除这些发散。
• 使用超多重场技术构建最小超对称标准模型，并分析软对称性破缺项。
• 调查未来对撞机实验在TeV能标探测超对称谱的预期。

提出的方法

• 使用一个包含复标量和外尔费米子的模型，通过一阶圈修正说明层次问题。
• 应用超多重场的coset方法，系统构建超对称场论。
• 推导费米子与标量质量的一阶圈修正，展示对数发散与二次发散的行为差异。
• 引入标量与费米子圈之间的抵消机制，要求一种对称性——超对称性——在所有阶次下强制实现该机制。
• 使用超多重场形式体系构建最小超对称标准模型（MSSM），并分析软对称性破缺项。
• 使用两分量旋量记法及涉及σ-矩阵的恒等式，处理拉格朗日量中的洛伦兹与手征结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何标准模型中希格斯质量相对于普朗克尺度显得异常微小？
• RQ2 为何缺乏保护对称性会导致标量质量修正出现二次发散？
• RQ3 何种对称性可抵消这些发散并稳定电弱尺度与普朗克尺度之间的层次？
• RQ4 如何在场论框架中通过超多重场一致实现超对称性？
• RQ5 未来对撞机中预期的超对称粒子信号与质量谱为何？

主要发现

• 费米子质量的一阶圈修正为对数发散，受U(1)轴向对称性保护，因此自然地小。
• 标量质量的一阶圈修正为二次发散且未受保护，除非新物理介入，否则将导致层次问题。
• 当标量与费米子质量通过超势耦合相关联时，超对称性可通过玻色子与费米子圈修正之间的抵消，消除二次发散。
• 该抵消机制要求一种将玻色子与费米子关联的对称性，从而预测所有标准模型粒子均存在超伴粒子。
• 可使用超多重场技术构建最小超对称标准模型（MSSM），其软对称性破缺项可保持层次结构。
• 未来对撞机如LEP 200、费米实验室主注入器以及更高亮度的Tevatron，有望探测TeV能标附近的超对称谱。