Суперсимметричная стандартная модель, близкая к минимальной

В физике элементарных частиц NMSSM является аббревиатурой от Суперсимметричная стандартная модель, близкая к минимальной . Это суперсимметричное расширение Стандартной модели, которое добавляет дополнительное синглетное киральное суперполе к MSSM и может использоваться для динамического генерирования $\mu \; \{\; \backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\}$термин, решающий $\mu \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\}$-проблему. Статьи о NMSSM доступны для просмотра.

Минимальная суперсимметричная стандартная модель не объясняет, почему параметр $\mu \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\}$в суперпотенциале член $\mu \; H\; u\; H\; d\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\; H\_\; \{u\}\; H\_\; \{d\}\}$находится в электрослабой шкале. Идея суперсимметричной стандартной модели, близкой к минимальной, состоит в том, чтобы преобразовать член $\mu \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\}$в калибровочный синглет, киральное суперполе $S\; \{\backslash \; displaystyle\; S\}$. Обратите внимание, что скалярный суперпартнер синглино $S\; \{\backslash \; displaystyle\; S\}$обозначается $S\; ^\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; hat\; \{S\}\}\}$и spin-1/2 singlino superpartner от $S\; ~\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; tilde\; \{S\}\}\}$в следующем. Суперпотенциал для NMSSM определяется как

$W\; NMSSM\; =\; W\; Yuk\; +\; \lambda \; SH\; u\; H\; d\; +\; \kappa \; 3\; S\; 3\; \{\backslash \; displaystyle\; W\; \_\; \{\backslash \; text\; \{NMSSM\}\}\; =\; W\; \_\; \{\backslash \; text\; \{Yuk\}\}\; +\; \backslash \; lambda\; SH\_\; \{u\}\; H\_\; \{d\}\; +\; \{\backslash \; frac\; \{\backslash \; kappa\}\; \{3\}\}\; S\; ^\; \{3\}\}$

, где $W\; Yuk\; \{\backslash \; displaystyle\; W\; \_\; \{\backslash \; text\; \{Yuk\}\}\}$дает связи Юкавы для фермионов Стандартной модели. Поскольку суперпотенциал имеет a равное 3, связи $\lambda \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; lambda\}$и $\kappa \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; kappa\}$безразмерны; следовательно, $\mu \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\}$-проблема MSSM решена в NMSSM, при этом суперпотенциал NMSSM является масштабно-инвариантным. Роль члена $\lambda \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; lambda\}$заключается в создании эффективного члена $\mu \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\}$. Это делается с помощью скалярного компонента синглета $S\; ^\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; hat\; \{S\}\}\}$, получающего значение вакуумного ожидания $⟨S\; ^⟩\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; langle\; \{\backslash \; hat\; \{S\}\}\; \backslash \; rangle\}$; то есть мы имеем

$\mu \; eff\; =\; \lambda \; ⟨S\; ^⟩\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\; \_\; \{\backslash \; text\; \{eff\}\}\; =\; \backslash \; lambda\; \backslash \; langle\; \{\backslash \; hat\; \{S\}\}\; \backslash \; rangle\}$

Без $\kappa \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; kappa\}$термин суперпотенциал имел бы U (1) 'симметрию, так называемую симметрию Печчеи – Куинна; см. Теория Печчеи – Куинна. Эта дополнительная симметрия полностью изменила бы феноменологию. Роль члена $\kappa \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; kappa\}$состоит в том, чтобы нарушить эту симметрию U (1) '. Термин $\kappa \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; kappa\}$вводится трилинейно, так что $\kappa \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; kappa\}$безразмерен. Однако остается дискретная симметрия $Z\; 3\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mathbb\; \{Z\}\; \_\; \{3\}\}$, которая, кроме того, нарушается спонтанно. В принципе, это приводит к проблеме доменной стенки. Вводя дополнительные, но подавленные термины, симметрия $Z\; 3\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mathbb\; \{Z\}\; \_\; \{3\}\}$может быть нарушена без изменения феноменологии в электрослабой шкале. Предполагается, что таким образом проблема доменных стенок обходится без каких-либо изменений, за исключением значений, выходящих далеко за пределы электрослабой шкалы.

Были предложены другие модели, которые решают $\mu \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\}$-проблему MSSM. Одна из идей состоит в том, чтобы сохранить член $\kappa \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; kappa\}$в суперпотенциале и принять во внимание симметрию U (1) '. Предполагая, что эта симметрия является локальной, в этой модели предсказывается дополнительный, $Z\; \prime \; \{\backslash \; displaystyle\; Z\; \text{'}\}$калибровочный бозон, называемый UMSSM.

• 1 Феноменология
  • 1.1 Феноменология Хиггса
  • 1.2 Нейтралино-феноменология
• 2 Ссылки

Из-за дополнительного синглета $S\; \{\backslash \; displaystyle\; S\}$NMSSM изменяется в Общая феноменология как сектора Хиггса, так и сектора нейтралино по сравнению с MSSM.

Феноменология Хиггса

В Стандартной модели у нас есть один физический бозон Хиггса. В MSSM мы встречаем пять физических бозонов Хиггса. Из-за дополнительного синглета $S\; ^\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; hat\; \{S\}\}\}$в NMSSM у нас есть еще два бозона Хиггса; то есть всего семь физических бозонов Хиггса. Поэтому его сектор Хиггса намного богаче, чем у MSSM. В частности, потенциал Хиггса, вообще говоря, больше не инвариантен относительно преобразований CP; см. нарушение CP. Обычно бозоны Хиггса в NMSSM обозначаются в порядке возрастания масс; то есть по $H\; 1,\; H\; 2,...,\; H\; 7\; \{\backslash \; displaystyle\; H\_\; \{1\},\; H\_\; \{2\},...,\; H\_\; \{7\}\}$, с $H\; 1\; \{\backslash \; displaystyle\; H\_\; \{1\}\}$легчайший бозон Хиггса. В частном случае CP-сохраняющего потенциала Хиггса у нас есть три CP-четных бозона Хиггса, $H\; 1,\; H\; 2,\; H\; 3\; \{\backslash \; displaystyle\; H\_\; \{1\},\; H\_\; \{2\},\; H\_\; \{3\}\}$, два нечетных CP, $A\; 1,\; A\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; A\_\; \{1\},\; A\_\; \{2\}\}$и пара заряженных бозонов Хиггса, $H\; +,\; Н\; -\; \{\backslash \; Displaystyle\; Н\; ^\; \{+\},\; Н\; ^\; \{-\}\}$. В MSSM легчайший бозон Хиггса всегда подобен Стандартной модели, и поэтому его образование и распады примерно известны. В NMSSM самый легкий Хиггс может быть очень легким (даже порядка 1 ГэВ) и, таким образом, до сих пор, возможно, не был обнаружен. Кроме того, в случае сохранения CP самый легкий CP-бозон Хиггса, оказывается, имеет улучшенную нижнюю границу по сравнению с MSSM. Это одна из причин, почему NMSSM находится в центре внимания в последние годы.

Феноменология нейтралино

Синглино со спином 1/2 $S\; ~\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; tilde\; \{S\}\}\}$дает пятое нейтралино по сравнению с четыре нейтралино из MSSM. Синглино не соединяется с какими-либо калибровочными бозонами, гаугино (суперпартнерами калибровочных бозонов), лептонами, слептонами (суперпартнерами лептонов), кварками или скварками (суперпартнерами кварков). Предположим, что суперсимметричная частица-партнер создается на коллайдере, например, на LHC, синглино опускается в каскадных распадах и поэтому не регистрируется. Однако, если синглино является легчайшей суперсимметричной частицей (LSP), все суперсимметричные частицы-партнеры в конечном итоге распадаются на синглино. Благодаря сохранению R четности этот LSP является стабильным. Таким образом, синглино можно было обнаружить по недостающей поперечной энергии в детекторе.