Минимальная суперсимметричная стандартная модель

Минимальная суперсимметричная стандартная модель ( MSSM ) является расширением стандартной модели , которая осознает суперсимметрию . MSSM является минимальной суперсимметричной моделью, поскольку она рассматривает только «[минимальное] количество состояний новых частиц и новые взаимодействия, соответствующие« реальности ». Суперсимметрия соединяет бозоны с фермионами , поэтому каждая стандартная модельная частица имеет (еще не обнаруженный) суперпарц. Если обнаружены, такие суперсадочные могут быть кандидатами на темную материю , и может предоставить доказательства грандиозного объединения или жизнеспособности теории струн . Неспособность найти доказательства для MSSM с использованием большого адронного коллайдера укрепил склонность отказаться от этого.

Фон

MSSM был первоначально предложен в 1981 году для стабилизации слабых масштабов, решая проблему иерархии . Масса бозона Хиггса стандартной модели нестабильна для квантовых коррекций, и теория предсказывает, что слабый масштаб должен быть намного слабее, чем наблюдается. В MSSM бозон Хиггса имеет фермионный суперпарц, Хиггсино , который имеет ту же массу, что и если бы суперсимметрия была точной симметрией. Поскольку массы фермиона являются радиативно стабильными, масса Хиггса наследует эту стабильность. Тем не менее, в MSSM существует необходимость в более чем одном поле Хиггса, как описано ниже .

Единственный однозначный способ претендовать на обнаружение суперсимметрии - это произведение суперсадочных в лаборатории. Поскольку ожидается, что суперсадочки будут быть в 100-1000 раз тяжелее протона, для изготовления этих частиц требуется огромное количество энергии, которые могут быть достигнуты только у акселераторов частиц. Tevatron LHC активно искал доказательства производства суперсимметричных частиц, прежде чем он был закрыт 30 сентября 2011 года. Большинство физиков считают, что суперсимметрия должна быть обнаружена в , если он отвечает за стабилизацию слабых масштабов. Существует пять классов частиц, в которые суперпарцы стандартной модели попадают в: Squarks , Gluinos , Charginos , Netulinos и Sleptons . Эти суперсадочные имеют свои взаимодействия и последующие распады, описанные MSSM, и каждая имеет характерные подписи.

Пример процесса, изменяющего аромат нейтрального тока в MSSM. Странная кварка излучает бино, превращаясь в кварк, который затем излучает бозон Z и реабсорбирует бино, превращаясь в внизу. Если массы Squark MSSM нарушают аромат, может произойти такой процесс.

MSSM накладывает R-частоту, чтобы объяснить стабильность протона . Он добавляет нарушение суперсимметрии, внедряя явные операторы разбивания мягкой суперсимметрии в Лагранжиан, который передается ему некоторой неизвестной (и неуточненной) динамикой. Это означает, что в MSSM есть 120 новых параметров. Большинство из этих параметров приводят к неприемлемым феноменологии, такой как большие вкусовые нейтральные токи или большие электрические дипольные моменты для нейтрона и электрона. Чтобы избежать этих проблем, MSSM забирает всю мягкую суперсимметрию, чтобы быть диагональными в ароматном пространстве, и для всех новых фаз , нарушающих CP, чтобы исчезнуть.

Теоретические мотивы

Существует три основных мотивации для MSSM по сравнению с другими теоретическими расширениями стандартной модели, а именно:

• Естественность
• Основное объединение связи
• Темная материя

Эти мотивы выходят без особых усилий, и они являются основными причинами, по которым MSSM является ведущим кандидатом на новую теорию, которая будет обнаружена в экспериментах Collider, таких как Tevatron или LHC .

Естественность

Отмена бозон -бозона квадратичной массовой перенормирования между фермионной петлей верхней части и скалярной верхней квадратной квадратичным фейнманом в суперсимметричном расширении стандартной модели

Первоначальная мотивация для предложения MSSM состояла в том, чтобы стабилизировать массу Хиггса в радиационных исправлениях, которые квадратично дивергентны в стандартной модели ( проблема иерархии ). В суперсимметричных моделях скаляры связаны с фермионами и имеют одинаковую массу. Поскольку массы фермиона логарифмически расходятся, скалярные массы наследуют ту же излучательную стабильность. Значение ожидания вакуума Хиггса (VEV) связано с отрицательной скалярной массой у Лагранжиана. Чтобы радиационные поправки к массе Хиггса не были значительно больше, чем фактическое значение, масса суперпартников стандартной модели не должна быть значительно более тяжелой, чем Хиггс Вев - примерно 100 ГэВ. была обнаружена частица Хиггса В 2012 году в LHC , и ее масса была обнаружена 125–126 ГЭВ.

Объединение по связям с датчиком

Если суперкартеры стандартной модели находятся вблизи шкалы TEV, то измеренные измеренные диапазоны трех групп датчика объединяются при высоких энергиях. Бета -функции для муфт MSSM дают

Группа	$\alpha ^{-1}(M_{{\text{Z}}^{0}})$	$b_{0}^{\text{MSSM}}$
Есть (3)	8.5	−3
Есть (2)	29.6	+1
В (1)	59.2	+ ⁠6 + 3 / 5 ⁠

где $\alpha _{1}^{-1}$ измеряется в нормализации SU (5) - коэффициент ⁠ 3/5 ​ ⁠ ​ разные чем нормализация стандартной модели и прогнозируемая Георги -Глашоу Су (5).

Условие объединения сцепления. ${\frac {\alpha _{3}^{-1}-\alpha _{2}^{-1}}{\alpha _{2}^{-1}-\alpha _{1}^{-1}}}={\frac {b_{0\,3}-b_{0\,2}}{b_{0\,2}-b_{0\,1}}}$.

Примечательно, что это точно удовлетворено экспериментальными ошибками в значениях $\alpha ^{-1}(M_{Z^{0}})$Полем в масштабе TEV, так Существует две коррекции петли и пороговые поправки и пороговые поправки в масштабе кишечника, которые изменяют это условие при объединении сцепления. Стандартные отклонения от теоретических ожиданий.

Этот прогноз обычно считается косвенным доказательством как для MSSM, так и для Susy Guts . Объединение сцепления манометрирования не обязательно подразумевает великое объединение, и существуют другие механизмы для воспроизведения объединения сцепления. Однако, если в ближайшем будущем найдено суперпартники, очевидный успех объединения сцепления из -за датчика предполагает, что суперсимметричная великая объединенная теория является многообещающим кандидатом для физики высокого масштаба.

Темная материя

Если R-поклонность сохраняется, то самая легкая суперчастица ( LSP ) MSSM является стабильной и является слабо взаимодействующей массивной частицей (WIMP)-то есть у нее нет электромагнитных или сильных взаимодействий. Это делает LSP хорошим кандидатом в темную материю и попадает в категорию холодной темной материи (CDM).

Прогнозы MSSM в отношении коллайдеров адрон

Tevatron и LHC имеют активные экспериментальные программы, ищущие суперсимметричные частицы. Поскольку обе эти машины являются адроновыми коллайдерами - протонно антипротон для Tevatron и Proton Proton для LHC - они лучше всего ищут для сильно взаимодействующих частиц. Следовательно, большая часть экспериментальной подписи включает в себя выработку сборов или глюиноса. Поскольку MSSM имеет R-удостою, самая легкая суперсимметричная частица является стабильной, и после того, как квадраты и глюинос разлагают каждую цепь распада содержать один LSP, который оставит детектор невидимым. Это приводит к общему прогнозу, что MSSM будет производить сигнал « отсутствующей энергии » из этих частиц, покидающих детектор.

Нейтральные

Существует четыре нейтральных , которые являются фермионами и являются электрически нейтральными, самые легкие из которых обычно стабильны. Они обычно помечены
Не ⁰
₁ ,
Не ⁰
₂ ,
Не ⁰
₃ ,
Не ⁰
₄ (хотя иногда ${\tilde {\chi }}_{1}^{0},\ldots ,{\tilde {\chi }}_{4}^{0}$ используется вместо этого). Эти четыре состояния представляют собой смеси бино и нейтрального вино (которые являются нейтральными электроиковыми гаугино ) и нейтральных хигсино . Поскольку нейтралино являются фермионами майорна , каждый из них идентичен своей античастицам . Поскольку эти частицы взаимодействуют только со слабыми векторными бозонами, они не производятся напрямую в коллайдерах Адрон в обильных числах. Они в основном появляются в виде частиц в каскадных распадах более тяжелых частиц, обычно происходящих из цветных суперсимметричных частиц, таких как квадраты или глюино.

В моделях, сохраняющих R-потерь, самый легкий нейтральный нейтраль является стабильным, и все суперсимметричные каскадные распады в конечном итоге распадаются в эту частицу, которая оставляет детектор невидимым, и его существование может быть выведено только путем поиска несбалансированного импульса в детекторе.

Более тяжелые нейтральные обычно распадаются через
С ⁰
на более легкий нейтральный или через
В ^±
Чаргино. Таким образом, типичный распад

Не 0 2

→

Не 0 1

+

С 0

→

Отсутствующая энергия

+

ℓ +

+

ℓ −

Не 0 2

→

В ± 1

+

В ∓

→

Не 0 1

+

В ±

+

В ∓

→

Отсутствующая энергия

+

ℓ +

+

ℓ −

Обратите внимание, что побочный продукт «отсутствующей энергии» представляет массовую энергию нейтрального (
Не ⁰
₁ ) и во второй строке, массовая энергия пары нейтрино - антинетрино (
не
+
не
) произведен с лептоном и антилептоном в последнем распаде, все из которых не обнаруживаются в индивидуальных реакциях с современной технологией. Массовые расщепления между различными нейтральными будут определять, какие паттерны распада допускаются.

Чаргинос

Есть два Charginos , которые являются фермионами и электрически заряжены. Они обычно помечены
В ^±
₁ и
В ^±
₂ (хотя иногда ${\tilde {\chi }}_{1}^{\pm }$ и ${\tilde {\chi }}_{2}^{\pm }$ используется вместо этого). Более тяжелый Чаргино может распасться через
С ⁰
к более светлому Чаргино. Оба могут распасться через
В ^±
Нейтрально.

Квадраты

Спломы являются скалярными суперпардерами кварков, и есть одна версия для каждого стандартного модельного кварка. Из -за феноменологических ограничений от изменяющихся вкусовых нейтральных токов, как правило, два поколения квадратов должны быть почти одинаковыми по массе и, следовательно, не дают отдельных имен. Суперчартеры верхнего и нижнего кварка могут быть разделены от более легких узлов и называются остановкой и Sbottom .

В другом направлении может быть замечательное левое правое смешивание остановок ${\tilde {t}}$ и Sbottoms ${\tilde {b}}$ Из -за высоких масс партнера в верхней и нижней части:

${\tilde {t}}_{1}=e^{+i\phi }\cos(\theta ){\tilde {t_{L}}}+\sin(\theta ){\tilde {t_{R}}}$

${\tilde {t}}_{2}=e^{-i\phi }\cos(\theta ){\tilde {t_{R}}}-\sin(\theta ){\tilde {t_{L}}}$

Аналогичная история содержит дно ${\tilde {b}}$ со своими собственными параметрами $\phi$ и $\theta$.

Става могут быть произведены с помощью сильных взаимодействий и, следовательно, их легко производить в коллайдерах Hadron. Они распадаются в кварках и нейтралино или Чаргинос, которые еще больше распадаются. В сценариях сохранения R-истинности, квадраты создаются пары, и, следовательно, типичный сигнал

${\tilde {q}}{\tilde {\bar {q}}}\rightarrow q{\tilde {N}}_{1}^{0}{\bar {q}}{\tilde {N}}_{1}^{0}\rightarrow$ 2 струи + отсутствующие энергии

${\tilde {q}}{\tilde {\bar {q}}}\rightarrow q{\tilde {N}}_{2}^{0}{\bar {q}}{\tilde {N}}_{1}^{0}\rightarrow q{\tilde {N}}_{1}^{0}\ell {\bar {\ell }}{\bar {q}}{\tilde {N}}_{1}^{0}\rightarrow$ 2 струи + 2 лептона + отсутствующие энергии

Gluinos

Gluinos являются майорными фермионическими партнерами Gluon , что означает, что они являются их собственными античастицами. Они сильно взаимодействуют и, следовательно, могут быть значительно произведены в LHC. Они могут распадать только до кварка и квадрата, и, следовательно, типичный сигнал Gluino

${\tilde {g}}{\tilde {g}}\rightarrow (q{\tilde {\bar {q}}})({\bar {q}}{\tilde {q}})\rightarrow (q{\bar {q}}{\tilde {N}}_{1}^{0})({\bar {q}}q{\tilde {N}}_{1}^{0})\rightarrow$ 4 струи + отсутствующие энергии

Поскольку Gluinos являются майорнаной, Gluinos может распадать на Quark+Anti-Squark или против Quark+Squark с одинаковой вероятностью. Следовательно, пары Gluinos могут распадаться до

${\tilde {g}}{\tilde {g}}\rightarrow ({\bar {q}}{\tilde {q}})({\bar {q}}{\tilde {q}})\rightarrow (q{\bar {q}}{\tilde {C}}_{1}^{+})(q{\bar {q}}{\tilde {C}}_{1}^{+})\rightarrow (q{\bar {q}}W^{+})(q{\bar {q}}W^{+})\rightarrow$ 4 Джетс+ $\ell ^{+}\ell ^{+}$ + Отсутствующая энергия

Это отличительная подпись, потому что она имеет ди-лептоны с той же знаком и имеет очень мало фона в стандартной модели.

Секреттон

Слки - скалярные партнеры лептонов стандартной модели. Они не сильно взаимодействуют и, следовательно, не производятся очень часто у адронных коллайдеров, если они не очень легкие.

Из-за высокой массы тау-лептона будет смешивание лево-правого состава, аналогичное остановке и Sbottom (см. Выше).

Спящие, как правило, можно найти в распадах чаргиносов и нейтральных, если они достаточно легкие, чтобы быть продуктом распада.

${\tilde {C}}^{+}\rightarrow {\tilde {\ell }}^{+}\nu$

${\tilde {N}}^{0}\rightarrow {\tilde {\ell }}^{+}\ell ^{-}$

Поля MSSM

У Fermions есть бозонные суперпарцы (называемые Sfermions), а у бозонов есть фермионные суперпарцы (называемые Бозиносом ). Для большинства стандартных частиц модели удвоение очень просто. Однако для бозона Хиггса это сложнее.

Один Хиггсино (фермионный суперпарц бозона Хиггса) приведет к аномалии измерения и приведет к непоследовательной теории. Однако, если добавлены два хиггино, аномалии измерения нет. Самая простая теория - одна с двумя хигсино и, следовательно, два скалярных дублета Хиггса . Еще одна причина иметь двух скалярных дублетов Хиггса, а не одного,-это иметь муфты Юкавы между Хиггсом и кварками и кварками вниз по инициативу ; Это термины, ответственные за массы кварков. В стандартной модели пара кварков в поле Хиггса (которое имеет y =- ⁠ 1/2 + ⁠ ( ) и четверки типа в его сложном конъюгате который имеет y = ⁠ 1/2 ​ ⁠ ) . Однако в суперсимметричной теории это не допускается, поэтому необходимы два типа полей Хиггса.

SM Тип частиц	Частица	Символ	Вращаться	R-Parity	Суперпарц	Символ	Вращаться	R-Parity
Фримионы	Квак	$q$	${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$	+1	Квадрат	${\tilde {q}}$	0	−1
	Лептон	$\ell$	${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$	+1	Слптон	${\tilde {\ell }}$	0	−1
Бозоны	В	$W$	1	+1	Вино	${\tilde {W}}$	${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$	−1
	Беременный	$B$	1	+1	Ты	${\tilde {B}}$	${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$	−1
	Клей	$g$	1	+1	Gluino	${\tilde {g}}$	${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$	−1
Хиггс бозоны	Хиггс	$h_{u},h_{d}$	0	+1	Хигсинос	${\tilde {h}}_{u},{\tilde {h}}_{d}$	${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$	−1

MSSM Superfields

В суперсимметричных теориях каждая область и его суперпарц могут быть написаны вместе как Superfield . Суперфилдская формулировка суперсимметрии очень удобна, чтобы записать явно суперсимметричные теории (то есть одному не нужно утомительно проверять, что теория является суперсимметричным термином по термину в Лагранжее). MSSM содержит векторные суперфилды, связанные со стандартными группами моделей, которые содержат векторные бозоны и связанные с ними гаугино. Он также содержит хиральные суперфильды для стандартных модельных фермионов и бозонов Хиггса (и их соответствующих суперпартников).

поле	множественность	представительство	Z 2 -Pparity	Стандартная модель частица
Q.	3	$(3,2)_{\frac {1}{6}}$	−	левша Quark Doublet
В в	3	$({\bar {3}},1)_{-{\frac {2}{3}}}$	−	Правоправой анти-квартир
Дюймовый в	3	$({\bar {3}},1)_{\frac {1}{3}}$	−	Правоправой анти-квартир
Л	3	$(1,2)_{-{\frac {1}{2}}}$	−	левша лептон дублет
И в	3	$(1,1)_{1{\frac {}{}}}$	−	Праворушка анти-Лептон
H u	1	$(1,2)_{\frac {1}{2}}$	+	Хиггс
H D.	1	$(1,2)_{-{\frac {1}{2}}}$	+	Хиггс

MSSM HIGGS MASS

Масса MSSM Higgs является прогнозом минимальной суперсимметричной стандартной модели. Масса самого легкого бозона Хиггса устанавливается квартирной связью Хиггса . Кварные муфты не являются мягкими суперсимметрическими параметрами, поскольку они приводят к квадратичному дивергенции массы Хиггса. Кроме того, нет суперсимметричных параметров, чтобы сделать массу Хиггса свободным параметром в MSSM (хотя и не в неминимальных расширениях). Это означает, что масса Хиггса является прогнозом MSSM. Эксперименты LEP II и IV установили нижний предел на массу Хиггса 114,4 ГэВ . Этот нижний предел значительно выше, где MSSM обычно предсказывает его, но не исключает MSSM; Обнаружение Хиггса с массой 125 ГэВ находится в пределах максимальной верхней границы приблизительно 130 ГЭВ, которые поправки цикла в пределах MSSM поднимают массу Хиггса. Сторонники MSSM указывают на то, что масса Хиггса в пределах верхней границы расчета MSSM массы Хиггса является успешным прогнозом, хотя и указывает на более тонкую настройку, чем ожидалось.

Формулы

Единственный оператор SUSY -PRESERVING, который создает квартирную связь для HIGGS в MSSM, возникающий для D -Terms of Su (2) и U (1) и величину квартирной связи установлена ​​размером измельчивые муфты.

Это приводит к предсказанию, что стандартная модельная масса Хиггса (скаляр, которая примерно с VEV) ограничена меньшей, чем масса Z:

$m_{h^{0}}^{2}\leq m_{Z^{0}}^{2}\cos ^{2}2\beta$ .

Поскольку суперсимметрия сломана, существуют радиационные коррекции к квартирной связи, которая может увеличить массу Хиггса. Это преимущественно возникает из «высшего сектора»:

$m_{h^{0}}^{2}\leq m_{Z^{0}}^{2}\cos ^{2}2\beta +{\frac {3}{\pi ^{2}}}{\frac {m_{t}^{4}\sin ^{4}\beta }{v^{2}}}\log {\frac {m_{\tilde {t}}}{m_{t}}}$

где $m_{t}$ верхняя масса и $m_{\tilde {t}}$ масса верхнего квадра. Этот результат может быть интерпретирован как RG, работающий Хиггса в квартирной связи от масштаба суперсимметрии к верхней массе - однако, поскольку верхняя масса квадрата должна быть относительно близка к верхней массе, это обычно довольно скромный вклад и увеличивает Хигги Масса до примерно границы LEP II 114 GEV до того, как верхний кварка становится слишком тяжелой.

Наконец, есть вклад от Top Squark A-Terms:

${\mathcal {L}}=y_{t}\,m_{\tilde {t}}\,a\;h_{u}{\tilde {q}}_{3}{\tilde {u}}_{3}^{c}$

где $a$ это безразмерное число. Это вносит дополнительный термин для массы Хиггса на уровне петли, но не логарифмически улучшен

$m_{h^{0}}^{2}\leq m_{Z^{0}}^{2}\cos ^{2}2\beta +{\frac {3}{\pi ^{2}}}{\frac {m_{t}^{4}\sin ^{4}\beta }{v^{2}}}\left(\log {\frac {m_{\tilde {t}}}{m_{t}}}+a^{2}(1-a^{2}/12)\right)$

настаивая $a\rightarrow {\sqrt {6}}$ (Известно как «максимальное смешивание») Можно подтолкнуть массу Хиггса до 125 ГэВ без развязки верхней части и добавления новой динамики в MSSM.

Поскольку Хиггс был обнаружен в 125 ГЭВ (наряду без других суперсадочных ) в LHC, это намекает на новую динамику за пределами MSSM, такой как «рядом с минимальной суперсимметричной стандартной моделью» ( NMSSM ); и предлагает некоторую корреляцию с проблемой иерархии .

MSSM Лагранжиан

Лагранжиан для MSSM содержит несколько частей.

• Первый - это потенциал Kähler для поля «Материал» и Хиггс, который производит кинетические термины для полей.
• Вторая часть - это суперпотенциал поля, который производит кинетические термины для калибровочных бозонов и гаугино.
• Следующий термин является суперпотенциалом для поля Материала и Хиггса. Они производят муфты Юкавы для стандартных модельных фермионов, а также массовый термин для Хигсино . После введения R-Parity, перенормируемые , инвариантные операторы калибра в суперпотенциале

$W_{}^{}=\mu H_{u}H_{d}+y_{u}H_{u}QU^{c}+y_{d}H_{d}QD^{c}+y_{l}H_{d}LE^{c}$

Постоянный термин является нефизическим в глобальной суперсимметрии (в отличие от супергравитации ).

Мягкая Суса

Основная статья: Мягкая Сьюзи нарушает

Последний кусок MSSM Lagangian - это мягкая суперсимметрия, нарушающая лагранжиан. Подавляющее большинство параметров MSSM находятся в Susy Breaking Lagrangian. Мягкая взрыва Суса разделена примерно на три части.

• Первые - массы Гаугино

  ${\mathcal {L}}\supset m_{\frac {1}{2}}{\tilde {\lambda }}{\tilde {\lambda }}+{\text{h.c.}}$

  где ${\tilde {\lambda }}$ Гаугинос и $m_{\frac {1}{2}}$ отличается для Вино, Бино и Глюино.

• Следующими являются мягкие массы для скалярных полей

  ${\mathcal {L}}\supset m_{0}^{2}\phi ^{\dagger }\phi$

  где $\phi$ какие -то скаляры в MSSM и $m_{0}$ являются $3\times 3$ Гермитовые матрицы для сборов и спал с данным набором калибровочных квантовых чисел. Собственные значения этих матриц на самом деле являются квадратными массами, а не массами.

• Есть $A$ и $B$ Условия, которые даются

  ${\mathcal {L}}\supset B_{\mu }h_{u}h_{d}+Ah_{u}{\tilde {q}}{\tilde {u}}^{c}+Ah_{d}{\tilde {q}}{\tilde {d}}^{c}+Ah_{d}{\tilde {l}}{\tilde {e}}^{c}+{\text{h.c.}}$

  А $A$ термины $3\times 3$ Сложные матрицы так же, как и скалярные массы.

• Хотя это и не часто упоминается в отношении мягких терминов, чтобы соответствовать наблюдению, необходимо также включать в себя мягкие массы Gravitino и Goldstino, предоставленные

  ${\mathcal {L}}\supset m_{3/2}\Psi _{\mu }^{\alpha }(\sigma ^{\mu \nu })_{\alpha }^{\beta }\Psi _{\beta }+m_{3/2}G^{\alpha }G_{\alpha }+{\text{h.c.}}$

Причина, по которой эти мягкие термины не часто упоминаются, заключается в том, что они возникают посредством локальной суперсимметрии, а не глобальной суперсимметрии, хотя они требуются в противном случае, если бы Голдстино был безмаслят, это противоречило бы наблюдению. Режим Голдстино съедается Gravitino, чтобы стать массивным, с помощью сдвига калибра, который также поглощает потенциальный «массовый» термин Гольдстино.

Проблемы

Есть несколько проблем с MSSM - большинство из них впадают в понимание параметров.

• Проблема MU : массовый параметр Higgsino Mass μ появляется в качестве следующего термина в суперпотенциале : μh _u h _d . Он должен иметь такой же порядок, как и электропайкская шкала , на много порядков меньше, чем в шкале Планка , которая является естественной шкалой отсечки . Условия разрыва мягкой суперсимметрии также должны иметь тот же порядок, что и электрослоя шкала. Это вызывает проблему естественности: почему эти масштабы намного меньше, чем шкала отсечения, но оказалось так близко друг к другу?
• Вкус универсальность мягких масс и A-Terms: поскольку до сих пор не было обнаружено никакого ароматического смешивания , а также, предсказываемого стандартной моделью , коэффициенты дополнительных терминов в MSSM Lagrangian должны быть, по крайней мере, приблизительно, аромат (т.е. То же самое для всех ароматов).
• Небольшая фазам CP, нарушающие фазы: поскольку никакое нарушение CP, дополнительное, к тому, что предсказано стандартной моделью, до сих пор не было обнаружено, дополнительные термины в MSSM Лагранжиане, по крайней мере, приблизительно, инвариантными CP, так что их фазы, нарушающие CP, невелики.

Теории нарушения суперсимметрии

Было потрачено большое количество теоретических усилий, пытаясь понять механизм разрыва мягкой суперсимметрии , который дает желаемые свойства в массах и взаимодействиях суперпардера. Три наиболее тщательно изученных механизмах:

Гравитационно-опосредованная суперсимметрия

Распределение гравитации, опосредованное суперсимметрией, является методом передачи суперсимметрии, разбивающейся с суперсимметричной стандартной моделью посредством гравитационных взаимодействий. Это был первый метод, который предложил передавать нарушение суперсимметрии. В моделях, опосредованных гравитацией суперсимметрии, существует часть теории, которая взаимодействует только с MSSM посредством гравитационного взаимодействия. Этот скрытый сектор теории нарушает суперсимметрию. Благодаря суперсимметричной версии механизма Хиггса , Gravitino , суперсимметричная версия Graviton, приобретает массу. После того, как Gravitino обладает массой, гравитационные радиационные исправления к мягким массам не полностью отменены под массой Gravitino.

В настоящее время считается, что не общее, чтобы сектор был полностью отделен от MSSM, и должны быть операторы более высокого измерения, которые пара разных секторов вместе с операторами более высокого измерения, подавленными шкалой Планка. Эти операторы вносят такой же большой вклад в мягкую суперсимметрию, разбивая массы, как гравитационные петли; Поэтому сегодня люди обычно считают, что гравитационное посредничество является прямым взаимодействием гравитационного размера между скрытым сектором и MSSM.

Мсугра означает минимальную супергравитацию. Конструкция реалистичной модели взаимодействий в рамках n = 1 супергравитации , где нарушение суперсимметрии передается через супергравитационные взаимодействия, проводилась Али Чамседдин , Ричард Арновитт и Пран Нат в 1982 году. MSUGRA является одной из наиболее широко исследованных моделей физики частиц из -за ее прогнозной мощности, требующей только 4 входных параметров и знака, для определения низкой энергетической феноменологии из масштаба великого объединения. Наиболее широко используемый набор параметров:

Символ	Описание
$m_{0}$	Общая масса скалярных скал (спалки, смазаны, бозоны Хиггса) в масштабах Великой Объединения
$m_{1/2}$	Общая масса гаугино и Хиггиноса по шкале Великой Объединения
$A_{0}$	Общая трилинейная связь
$\tan \beta$	Соотношение значений вакуумных ожиданий двух дублетов Хиггса
$\mathrm {sign} (\mu )$	знак массового параметра Хиггсино

Предполагалось, что разрыв суперсимметрии, опосредованного гравитацией, является универсальным из-за универсальности гравитации; Однако в 1986 году Холл, Костелки и Раби показали, что физика шкалы Планка, которые необходимы для создания стандартной модели Юкава, портят универсальность нарушения суперсимметрии.

Полученная калибровочная суперсимметрия разрыв (GMSB)

Расширение датчика, опосредованное суперсимметрией, является методом передачи нарушения суперсимметрии с суперсимметричной стандартной моделью с помощью стандартной модели. Как правило, скрытый сектор ломает суперсимметрию и передает ее массовым полям мессенджеров, которые взимаются в соответствии с стандартной моделью. Эти поля мессенджера вызывают массу Гаугино в одной петле, а затем передаются на скалярные суперпарцы в двух петлях. Требовавшись на стоп -квадрат ниже 2 TEV, прогнозируемая максимальная масса бозона Хиггса составляет всего 121,5GEV. При обнаружении Хиггса при 125GEV - эта модель требует остановок выше 2 TEV.

Аномалия опосредованная суперсимметрия разрывы (AMSB)

Аномалия опосредованная суперсимметрия разрыва-это разрывы суперсимметрии особого типа гравитации, что приводит к тому, что нарушение суперсимметрии передается на суперсимметричную стандартную модель посредством конформной аномалии. Требование стоп -квадрат ниже 2 TEV, максимальная масса бозона Хиггса составляет всего 121,0GEV. С обнаружением Хиггса в 125GEV - этот сценарий требует остановки тяжелее 2 TEV.

Феноменологический MSSM (PMSSM)

Неограниченный MSSM имеет более 100 параметров в дополнение к стандартным параметрам модели. Это делает любой феноменологический анализ (например, согласованные области нахождения в пространстве параметров с наблюдаемыми данными) непрактично. Под следующими тремя предположениями:

• Нет нового источника CP-проживания
• Нет вкуса, меняющих нейтральных токов
• Универсальность первого и второго поколения

Можно уменьшить количество дополнительных параметров до следующих 19 величин феноменологического MSSM (PMSSM): Большое пространство параметров PMSSM делает поиски в PMSSM чрезвычайно сложным и затрудняет исключение PMSSM.

Символ	Описание	Количество параметров
$\tan \beta$	Соотношение значений вакуумных ожиданий двух дублетов Хиггса	1
$M_{A}$	Масса псевдоскаларного бозона Хиггса	1
$\mu$	Массовый параметр Хиггсино	1
$M_{1}$	Массовый параметр бино	1
$M_{2}$	Массовый параметр wino	1
$M_{3}$	Массовый параметр Gluino	1
$m_{\tilde {q}},m_{{\tilde {u}}_{R}},m_{{\tilde {d}}_{R}}$	первое и второе поколение массы квадрат	3
$m_{\tilde {l}},m_{{\tilde {e}}_{R}}$	первое и второе поколение скла	2
$m_{\tilde {Q}},m_{{\tilde {t}}_{R}},m_{{\tilde {b}}_{R}}$	массы квадрат третьего поколения	3
$m_{\tilde {L}},m_{{\tilde {\tau }}_{R}}$	Третье поколение спало массы	2
$A_{t},A_{b},A_{\tau }$	трилинейные муфты третьего поколения	3

Экспериментальные тесты

Наземные детекторы

Ожидается, что Xenon1t (детектор WIMP Dark Matter - в эксплуатацию в эксплуатации в 2016 году) будет изучать/тестировать кандидатов на суперсимметрию, таких как CMSSM.

Смотрите также

• Пустыня (физика частиц)

Внешние ссылки

• MSSM на arxiv.org
• Стивен П. Мартин (1997). «Суперсимметрия грунтовка». Расширенная серия по направлениям в физике с высокой энергией . 18 : 1–98. arxiv : hep-ph/9709356 . doi : 10.1142/9789812839657_0001 . ISBN  978-981-02-3553-6 Полем S2CID   118973381 .
• Обзор группы данных частиц MSSM и поиск MSSM предсказали частицы
• Ян -младший Эйчисон (2005). «Суперсимметрия и MSSM: элементарное введение». arxiv : hep-ph/0505105 .