a gauge mediation model for explaining the muon g …a gauge mediation model for explaining the muon...
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A gauge mediation model for explaining the muon g-2 with gauge coupling unification
横崎 統三 (Kavli IPMU)
Phys.Lett. B725 (2013) 339-343
柳田 勉, G. Bhattacharyya, B. Bhattacherjee共同研究者
arXiv:1311.xxxx
2013年11月1日@富山大学
Introduction
ヒッグス粒子発見!
Higgs boson mass
Higgs boson mass ~125GeV
• (エレメンタリー)スカラー粒子の発見•超対称性はエレメンタリースカラー粒子を自然に内包する
Fermion Boson
quarklepton
squarkslepton
gauge bosongaugino
We got an evidence of SUSY?
We got an evidence of SUSY?
Higgs boson
Hagure metal(To discover is also difficult)
Ref. Dragon Quest
spin-0
We got an evidence of SUSY?
Higgs boson
Hagure metal(To discover is also difficult)
Ref. Dragon Quest
spin-0
SUSY particles are there!
spin-0
spin-0
spin-0
spin-0
spin-0
spin-0
The Higgs boson mass in MSSM
4点のgauge couplingのdeviationはradiative correctionで!
Tree levelでマッチさせるとλ~(1/8)(gY2+g22)
超対称標準模型では、ヒッグスボソンの質量はmZより小さい
From D-term
radiative correction
In decoupling limit
λはtreeの2倍くらい必要!
positive negative
(sbottom loops are also important at large μ and tanβ)
Top/stop loops are important!
XtYt XtYt
@1-loop
The H3m error corresponds to change of the renormalization scale from Ms/2 to 2Ms
tanb=20
重いストップ(3-4TeV)で説明できる
J.L. Feng, P. Kant, S. Profumo and D. Sanford,
1306.2318
O(αt αS2)@3-loop
一方で軽いSUSY particleの実験的示唆
SM value
>3σ deviation from SM prediction!
Muon g-2 anomaly
[Hagiwara, Liao, Martin, Nomura, Teubner, J.Phys. G38 (2011) 085003]
http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/2013/Muon-g-2-201305.html
・・・
これを説明できるNPのmassスケールはどれくらいだろうか...
New coupling
Mass scale of new physics
g-2のdeviationを説明するには、O(100)GeVくらいのNew physics massが必要。
これを説明できるNPのmassスケールはどれくらいだろうか...
SM value
>3σ deviation from SM prediction!
Muon g-2 anomaly
軽い non-colored SUSY particleによって
解決できる
[Hagiwara, Liao, Martin, Nomura, Teubner, J.Phys. G38 (2011) 085003]
e.g,
しかし厳しいフレーバーの制限slepton sector
squark sector
適当に軽くすることはできない!
しかし厳しいフレーバーの制限
~1000TeV! for O(1) mixing
slepton sector
squark sector
適当に軽くすることはできない!
~10TeV for O(1) mixing
しかし厳しいフレーバーの制限
~1000TeV! for O(1) mixing
slepton sector
squark sector
適当に軽くすることはできない!
~10TeV for O(1) mixingCPV in K K bar mixing
LHC SUSY Searches
• Colored particleのproductionもEW productionも厳しい制限が付いている
are excluded
Colored Case
3leptons
EW production
[Endo, Hamaguchi, Iwamoto, NY, 2011; ... NY, 2013]
GMSB model with top-like partners
Good region
s
are dead!
[Endo, Hamaguchi, Iwamoto, NY, 2011; ... NY, 2013]
GMSB model with top-like partners
ではどうすればいいか?重い colored SUSY particles
Higgs boson mass~125GeV
ではどうすればいいか?重い colored SUSY particles
Higgs boson mass~125GeV
Anomaly of the muon g-2
軽い non-colored SUSY particles
ではどうすればいいか?重い colored SUSY particles
Higgs boson mass~125GeV
Anomaly of the muon g-2
軽い non-colored SUSY particles
FCNCは避けたい
ではどうすればいいか?重い colored SUSY particles
Higgs boson mass~125GeV
Anomaly of the muon g-2
軽い non-colored SUSY particles
答え: colored and non-colored mass splitting in gauge mediation
FCNCは避けたい
概要• Introduction (done!)• Gauge Mediation•Minimal case (無理でした)•我々の模型• Cosmologyへのコメント•まとめ
Gauge Mediation• Soft mass parametersはゲージ相互作用からinduceされる
• Flavor blind interactionなのでFCNCの問題をださない
MSSMMessengers
SUSY breaking massSMのゲージチャージ
量子数はSU(2)L doubletのレプトンと同じ
量子数はSU(2)L singletのクォークと同
じ
Messenger superfield
Gaugino masses は 1-loop level で生成される
Sfermion mass squared は 2-loop level で生成される
メッセンジャー
e.g.
Easy realization
[e.g., R. Kitano, 2006]
Vanishing cosmological constant V~0 からc=m3/2 MPL2
messengers
(UV completion: IYIT model)
Zの一次の項がconstant termから出てくるMessenger mass
SUSY breaking mass
Gauge Coupling Unificationよく知られているようにMSSMではgauge coupling
unificationが成り立つ
SM
MSSM
In MSSMU(1)Y
SU(2)L
SU(3)C
5(5bar) at the intermediate scale
Gauge coupling unificationは崩れない
しかし、ミニマルなMessengerのGauge MediationではHiggs massを説明できない
我々の模型Adjoint messenger
Adjoint Messenger Model
No hyper charge
右巻きスレプトンとBinoに質量を与えるoctet, triplet messengerはBinoや右巻きスレプト
ンに質量を与えない!
Gauge Coupling UnificationMSSMのmatter contentsではもちろんgauge
coupling unificationは成り立つ
Octetとtripletをいれてもnon-trivialにgauge couplingは統一する
:SU(3) octet :SU(2) triplet
もちろん繰り込み群方程式は変わる
ここの部分@1-loop level
color octet
SU(2) triplet
Two-loop RGE analysis
color octet
SU(2) triplet
Two-loop RGE analysis
A Gauge Mediation Model
No hyper charge
右巻きスレプトンとBinoに質量を与えるoctet, triplet messengerはBinoや右巻きスレプト
ンに質量を与えない!
Gaugino mass
Sfermion mass
Definition
Gaugino mass
Sfermion mass
Definition
結果
mstop~
この範囲ではconservativeにconsistent
@3-loop withH3m
g-2 2σg-2 1σ
chargino mass Left-handed slepton mass
スタウがNLSPのとき、340GeV程度以上の質量が必要
g-2 2σg-2 1σ
chargino mass Left-handed slepton mass
スタウがNLSPのとき、340GeV程度以上の質量が必要
g-2 2σg-2 1σ
chargino mass Left-handed slepton mass
スタウがNLSPのとき、340GeV程度以上の質量が必要
(tau dominated)
LHCがelectroweak productionのモードにについてもきつく制限をつけてきている
パラメーター空間の幾らかはすでに排除 されている
スレプトン
Wino
(stauのvacuum stabilityは大丈夫!)
Comments on Cosmology
グラビティーノ問題
熱浴で作られたNLSPはグラビティーノとSM particleに崩壊
例: stau -> tau + gravitinobino -> photon or Z + gravitino
そのLife-timeはgravitino massの2乗に比例して大きくなる。
NLSPが元素合成の時期(~0.01s-100s)やその後に崩壊するとBBNのpredictionを大きくかえてしまう
NLSPの寿命Bino:
~100s for 150GeV Bino and 0.1GeV gravitino
cτ~ 1010 m collider scaleではstable
BBNのPredictionからNLSPの残存量とgravitino massに制限がある
ざっくり、グラビティーノmassが0.1GeV以上だと危ない
NLSPの崩壊でできるグラビティーノ
[Kawasaki, Kohri, Moroi, Yotsuyanagi, 2008]
NLSPの崩壊でできるグラビティーノ
[Kawasaki, Kohri, Moroi, Yotsuyanagi, 2008]
our model
まとめ
このmodelは全部OK!すぐみつかるか?死ぬ
Higgs boson mass, muon g-2 anomaly, LHC resultsを説明できる
SUSY modelは少ない。
CosomologyもOK