Почти минимальная суперсимметричная стандартная модель

В физике элементарных частиц NMSSM — это аббревиатура от « Следующая за минимальной суперсимметричной стандартной моделью» . Это суперсимметричное расширение Стандартной модели дополнительное синглетное киральное суперполе , которое добавляет к MSSM и может использоваться для динамической генерации $\mu$ срок, решение $\mu$-проблема . Статьи о НМССМ доступны для ознакомления.

Минимальная суперсимметричная стандартная модель не объясняет, почему $\mu$ параметр в суперпотенциальном члене $\mu H_{u}H_{d}$ находится в электрослабом масштабе. Идея, лежащая в основе суперсимметричной стандартной модели, близкой к минимальной, заключается в продвижении $\mu$ член калибровочного синглета, киральное суперполе $S$. Обратите внимание, что скалярный суперпартнер синглино $S$ обозначается ${\hat {S}}$ и суперпартнер синглино со спином 1/2 ${\tilde {S}}$ в следующем. Суперпотенциал для NMSSM определяется выражением

$W_{\text{NMSSM}}=W_{\text{Yuk}}+\lambda SH_{u}H_{d}+{\frac {\kappa }{3}}S^{3}$

где $W_{\text{Yuk}}$ дает связи Юкавы для фермионов Стандартной модели. Поскольку суперпотенциал имеет массовую размерность 3, связи $\lambda$ и $\kappa$ безразмерны; отсюда $\mu$-задача МССМ решается в НМССМ, причем суперпотенциал НМССМ масштабно-инвариантен. Роль $\lambda$ Целью является создание эффективного $\mu$ срок. Это делается с помощью скалярной компоненты синглета ${\hat {S}}$ получение значения вакуумного ожидания $\langle {\hat {S}}\rangle$; то есть у нас есть

$\mu _{\text{eff}}=\lambda \langle {\hat {S}}\rangle$

Без $\kappa$ термин, суперпотенциал будет иметь симметрию U (1) ', так называемую симметрию Печчеи – Куинна; см. теорию Печчеи-Куинна . Эта дополнительная симметрия полностью изменила бы феноменологию. Роль $\kappa$ термин состоит в том, чтобы нарушить эту симметрию U(1)'. $\kappa$ член вводится трилинейно так, что $\kappa$ является безразмерным. Однако остается дискретный $\mathbb {Z} _{3}$ симметрия, которая, к тому же, спонтанно нарушается. В принципе это приводит к проблеме доменной стенки . Вводя дополнительные, но исключенные термины, $\mathbb {Z} _{3}$ симметрию можно нарушить без изменения феноменологии в электрослабом масштабе. Предполагается, что проблема доменной стенки решается таким образом без каких-либо модификаций, за исключением случаев, выходящих далеко за рамки электрослабого масштаба.

Были предложены другие модели, которые решают $\mu$-проблема МССМ. Одна из идей – сохранить $\kappa$ член в суперпотенциале и учтите симметрию U(1)'. Если предположить, что эта симметрия локальна, то $Z'$ Калибровочный бозон предсказан в этой модели, названной UMSSM.

Феноменология

За счет дополнительного синглета $S$, NMSSM в целом меняет феноменологию как сектора Хиггса, так и сектора нейтралино по сравнению с MSSM.

Феноменология Хиггса

В Стандартной модели имеется один физический бозон Хиггса. В MSSM мы встречаем пять физических бозонов Хиггса. За счет дополнительного синглета ${\hat {S}}$ в NMSSM есть еще два бозона Хиггса; то есть всего семь физических бозонов Хиггса. Поэтому ее сектор Хиггса намного богаче, чем у MSSM. В частности, потенциал Хиггса, вообще говоря, уже не инвариантен относительно CP-преобразований; см. нарушение CP . Обычно бозоны Хиггса в NMSSM обозначаются в порядке возрастания массы; то есть по $H_{1},H_{2},...,H_{7}$, с $H_{1}$ легчайший бозон Хиггса. В частном случае CP-сохраняющего потенциала Хиггса мы имеем три CP-четных бозона Хиггса: $H_{1},H_{2},H_{3}$, две CP нечетные, $A_{1},A_{2}$и пара заряженных бозонов Хиггса, $H^{+},H^{-}$. В MSSM легчайший бозон Хиггса всегда подобен Стандартной модели, и поэтому его рождение и распад примерно известны. В NMSSM легчайший бозон Хиггса может быть очень легким (даже порядка 1 ГэВ). ), и, таким образом, возможно, до сих пор избежал обнаружения. Кроме того, в CP-сохраняющем случае легчайший CP-бозон Хиггса, как оказывается, имеет улучшенную нижнюю границу по сравнению с MSSM. Это одна из причин, почему NMSSM оказалась в центре внимания в последние годы.

Нейтралино феноменология

Синглино спин-1/2 ${\tilde {S}}$ дает пятое нейтралино по сравнению с четырьмя нейтралино MSSM. Синглино не взаимодействует ни с какими калибровочными бозонами, гойгино (суперпартнерами калибровочных бозонов), лептонами, слептонами (суперпартнерами лептонов), кварками или скварками (суперпартнерами кварков). Предположим, что суперсимметричная частица-партнер рождается на коллайдере, например на БАКе , синглино не учитывается в каскадных распадах и, следовательно, избегает обнаружения. Однако, если синглино является самой легкой суперсимметричной частицей (LSP), все суперсимметричные частицы-партнеры в конечном итоге распадаются на синглино. Благодаря сохранению четности R этот LSP стабилен. Таким образом, синглино можно было обнаружить по отсутствию поперечной энергии в детекторе.