ディラックゲージーノ、擬モジュライ、invisible width

ディラックゲージーノ、
擬モジュライ、invisible width
吉川真樹 (新潟大学)
共同研究者：
角田拓也 (KEK)、中野博章 (新潟大学)
イントロダクション
超対称性を導入する動機
階層性問題の解決、ゲージ結合定数の統一、 etc
しかし、
●
直接探索でSUSY粒子は未発見
●
126 GeV ヒッグスの発見
MSSM ＋軽いSUSY粒子は厳しい
{
MSSM + heavy SUSY
or
超対称模型の拡張
階層性問題は忘れる
対称性
対称性
変換: superpartner 同士が異なるchargeを持つ変換
ゲージボソン
R-charge:
ゲージーノ
superpartner
R-charge:
Majorana gaugino 質量項　が禁止される
随伴表現のカイラル超場　を導入し、
supersoft 演算子
によって Dirac gaugino 質量項
hidden sector SUSY
を生成
Fox, Nelson ＆ Weiner ('02)
対称性を課す利点・難点
利点１． gluino がDiracになることでsquarkの散乱断面積を抑制
利点２．のloopのため、sfermion質量のlog発散も相殺
階層性問題を緩和
Kribs ＆ Martin (' 12). Fox, Nelson ＆ Weiner ('02).
難点１． gauge coupling unification が非自明になる
難点2． D-term potential が抑制される
adjoint scalar の soft mass
このままではHiggs 質量126GeVが実現困難になる
ヒッグスセクターの拡張
K. I. Izawa, Y. Nakai and T. Shimomura, (2011).
Y. Morita, H. Nakano and T. Shimomura, (2013).
ヒッグスセクターの superpotential (
: R charge 0 )
: Higgs の R partner (R charge +2)
: R charge +2 の gauge singlet
● （R 不変な　term が可能）
●
NMSSM likeなヒッグス四点結合　を含む
●
の線形結合に軽い場が存在
ゲージ結合定数の統一
MSSM
adjoint
:MSSM
:our case
MSSMに比べゲージ結合が
高エネルギーで強結合になる
ヒッグス質量の上限
についてGUT scale までの perturbativity
を課し、
RGEによるrunning によってヒッグス質量の上限を評価
(
でSMのRGEにつなぐ)
140
130
: our model
(full D-term)
120
110
: our model
(D-term off)
100
90
0
2
4
6
8
: NMSSM
NMSSMと比べ、ゲージが強結合になったことで
ヒッグス質量が上がる
pseudo moduli と pseudo goldstino
SUSY limit かつ D-term ゼロの場合、Higgs potentialは
R荷電ヒッグス　の空間に下線部=0 となる
flat direction が存在
質量ゼロの中性スカラー
(pseudo moduli) が存在
さらに、そのsuperpartner として
質量ゼロの中性フェルミオン
(pseudo goldstino)が存在
Z bosonやヒッグスの invisible decay に寄与しうる
Zボゾンのinvisible decay による制限
ｆlat direction は
(ｆlat direction )＝(goldstino の成分)
が小さい領域では、
goldstinoの
成分が大きい
Z との相互作用が強い
excluded
pseudo moduli の質量
pseudo moduli は、以下の寄与によって質量を持つ
●
D-term
● R荷電ヒッグス　●
のsoft mass
(R荷電ヒッグスと随伴表現のカイラル超場　との結合)
soft mass term
評価する場合
かつ
pseudo moduli の質量
が大きいところでmoduliがsinglet dominant になるので、
質量が小さくなる
coupling
●
SUSY limit では、moduli の成分はのflat directionと一致
ｃoupling が消える
●
R荷電ヒッグスがsoft mass を持つと、
moduli の成分が　のflat directionからずれる
coupling を生成
ヒッグスのinvisible decay による制限
ヒッグスのinvisible decay による制限
を要求(Br = 0.37)
:Z bosonのinvisible decay
によって excluded
:ヒッグスのinvisible decay
によって excluded
: LHC(
: ILC (
)
(Br = 0.09)
)
110
80
50
30
(Br = 0.004)
ヒッグスのinvisible decay による制限
ヒッグスのinvisible decay による制限
を要求(Br = 0.37)
:Z bosonのinvisible decay
によって excluded
:ヒッグスのinvisible decay
によって excluded
110
80
: LHC(
: ILC (
)
(Br = 0.09)
)
(Br = 0.004)
50
30
ヒッグスのinvisible decay による制限
ヒッグスのinvisible decay による制限
を要求(Br = 0.37)
:Z bosonのinvisible decay
によって excluded
:ヒッグスのinvisible decay
によって excluded
: LHC(
: ILC (
)
(Br = 0.09)
)
110
80
(Br = 0.004)
50
30
まとめ
●
●
対称性をもつSUSY模型を考察した
●
Dirac gaugino は低エネルギーSUSYにとって魅力的 ●
NMSSM-like な Higgs sector を含む
随伴表現のカイラル超場によってゲージが強結合になるため、
(gauge coupling unification を満たしつつ)
のtrivialityとヒッグス質量の実現が両立する
●
の線形結合に軽い scalar, fermionが存在し、
Z boson 及びヒッグス場のinvisible decay からの制限により
パラメータに制限がつく
議論と展望
●
SUSY mass threshold の影響
heavier gaugino を検討
●
cf. CMDGSSM
Benakli et al. (2014)
R荷電ヒッグスと随伴表現のカイラル超場　との結合の寄与　Bertuzzo et al. (2014)
●
●
●
Higgsのinvisible decay
●
荷電ヒッグス＆ヒグシーノ ?
検証可能性
宇宙論からの制限
backup
coupling
SUSY limit では、moduli の成分はのflat directionと一致
ｃoupling が落ちる
O’Raifeartaigh model
K. I. Izawa, Y. Nakai and T. Shimomura, (2011).
Higgs potential の最小値を考える
は flat direction を取るので
visible SUSY
さらに、　のとき
EW
GUT
complete multiplet
SU(5) complete multiplet の場合
: SU(5)complete multiplet
D-term full
:SU(5)complete multiplet
D-term zero
: SU(3)^3complete multiplet
D-term full
:SU(3)^3complete multiplet
D-term zero
perturbativityを満たす
の上限値
:Higgs mass 126GeV
D-term full
:Higgs mass 126GeV
D-term zero
:MSSM
:1TeV SUSY
:gaugino 10TeV
:MSSM+SU(5)complete multiplet
の場合
: our model
(D-term full)
: our model
(D-term zero)
: nMSSM

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