次々に最小となる超対称標準モデル

素粒子物理学において、NMSSMは、次最小超対称標準モデルの略語である。 ^{[1] [2] [3] [4] [5]}これは、標準モデルに対する超対称拡張であり、 MSSMに追加のシングレットカイラル超場を追加し 、項を動的に生成して-問題を解くために使用できる。NMSSMに関する記事は閲覧可能である。^{[6] [7]}${\displaystyle \mu }$${\displaystyle \mu }$

極小超対称標準モデルでは、超ポテンシャル項のパラメータが電弱スケールにある理由を説明できません。次極小超対称標準モデルの背後にあるアイデアは、項をゲージシングレット、カイラル超場に昇格させることです。以下では、シングリノのスカラー超パートナーは で、スピン 1/2 シングリノ超パートナーはで表されます。NMSSM の超ポテンシャルは次のように与えられます。 ${\displaystyle \mu }$${\displaystyle \mu H_{u}H_{d}}$${\displaystyle \mu }$ ${\displaystyle S}$${\displaystyle S}$${\displaystyle {\hat {S}}}$${\displaystyle {\tilde {S}}}$

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

ここで、は標準モデルのフェルミオンに対する湯川結合を与える。スーパーポテンシャルの質量次元は3なので、結合と結合は無次元である。したがって、MSSMの-問題はNMSSMで解決され、NMSSMのスーパーポテンシャルはスケール不変である。項の役割は、有効項を生成することである。これは、シングルットのスカラー成分が真空期待値を得ることで行われる。つまり、 ${\displaystyle W_{\text{Yuk}}}$${\displaystyle \lambda }$${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle \mu }$${\displaystyle \lambda }$${\displaystyle \mu }$${\displaystyle {\hat {S}}}$${\displaystyle \langle {\hat {S}}\rangle }$

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

この項がなければ、超ポテンシャルは U(1)' 対称性、いわゆるペッチェイ・クイン対称性を持ちます。ペッチェイ・クイン理論を参照してください。この追加の対称性は現象を完全に変えてしまいます。この項の役割は、この U(1)' 対称性を破ることです。この項は、 が無次元になるように三線的に導入されます。しかし、離散的な対称性が残り、さらに自発的に破れます。^[8]原理的には、これはドメインウォール問題につながります。追加の、しかし抑制された項を導入することで、電弱スケールでの現象を変えることなく対称性を破ることができます。^[9] ドメインウォール問題は、電弱スケールをはるかに超える場合を除いて、何の変更もなしにこの方法で回避されると想定されています。 ${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle \mathbb {Z} _{3}}$${\displaystyle \mathbb {Z} _{3}}$

MSSM の問題を解決する他のモデルも提案されている。1 つのアイデアは、超ポテンシャルの項を保持し、U(1)' 対称性を考慮することである。この対称性が局所的であると仮定すると、このモデルでは UMSSM と呼ばれる追加のゲージボソンが予測される。^{[引用が必要]}${\displaystyle \mu }$${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle Z'}$

追加のシングルトにより、NMSSM は MSSM と比較して、ヒッグスセクターとニュートラリーノセクターの両方の現象を一般に変更します。 ${\displaystyle S}$

標準モデルには、1 つの物理的ヒッグス粒子があります。 MSSM には、5 つの物理的ヒッグス粒子があります。^{[引用が必要]} NMSSM には追加のシングレットがあるため、ヒッグス粒子が 2 つ多くあります。 ^{[引用が必要]}つまり、物理的ヒッグス粒子は合計 7 つになります。そのため、そのヒッグス セクターは MSSM のヒッグス セクターよりもはるかに豊富です。特に、ヒッグス ポテンシャルは一般に CP 変換の下で不変ではなくなります。CPの破れを参照してください。通常、NMSSM のヒッグス粒子は質量が増加する順序で表されます。つまり、最も軽いヒッグス粒子から で表されます。CP 保存ヒッグス ポテンシャルの特殊なケースでは、3 つの CP 偶数ヒッグス粒子 、2 つの CP 奇数ヒッグス粒子、および荷電ヒッグス粒子のペア があります。 MSSM では、最も軽いヒッグス粒子は常に標準モデルに似ているため、その生成と崩壊はおおよそわかっています。NMSSM では、最も軽いヒッグス粒子は非常に軽い場合があり (1 GeV のオーダーでさえも^{[引用が必要]} )、そのためこれまで検出を逃れてきた可能性があります。さらに、CP 保存の場合、最も軽い CP ヒッグス粒子は MSSM と比較して下限が強化されていることが判明しています。^{[引用が必要]}これは、NMSSM が近年多くの注目を集めている理由の 1 つです。 ${\displaystyle {\hat {S}}}$${\displaystyle H_{1},H_{2},...,H_{7}}$${\displaystyle H_{1}}$${\displaystyle H_{1},H_{2},H_{3}}$${\displaystyle A_{1},A_{2}}$${\displaystyle H^{+},H^{-}}$

スピン 1/2 シングリノは、MSSM の 4 つのニュートラリーノと比較して、5 番目のニュートラリーノを生成します。シングリノは、ゲージボソン、ゲージノ (ゲージボソンのスーパーパートナー)、レプトン、スレプトン (レプトンのスーパーパートナー)、クォーク、またはスクォーク (クォークのスーパーパートナー) のいずれとも結合しません。超対称パートナー粒子が LHC などの衝突型加速器で生成されたと仮定すると、シングリノはカスケード崩壊で省略されるため、検出を免れます。ただし、シングリノが最も軽い超対称粒子(LSP) である場合、すべての超対称パートナー粒子は最終的にシングリノに崩壊します。Rパリティ保存のため、この LSP は安定しています。このようにして、シングリノは検出器の失われた横方向エネルギーを介して検出できます。 ${\displaystyle {\tilde {S}}}$