Studie zu supersymmetrischen Prozessen mit Taus im ... - LHC/ILC

2.2 Supersymmetrische Erweiterung des Standardmodells
in einem sogenannten verborgenen Bereich stattfindet, der an den sichtbaren Bereich des
MSSM nur durch eine flavour-blinde, die Brechung übermittelnde Wechselwirkung gekoppelt
ist, welche im sichtbaren Bereich genau die schwachen Terme des MSSM mit den
oben beschriebenen Einschränkungen liefert [11]. Verborgen nennt man den Bereich der
Brechung deshalb, weil er nur schwach und indirekt an die Teilchen im beobachtbaren
Bereich koppelt. Für die Physik im sichtbaren Bereich ist die genaue Beschaffenheit des
verborgenen Sektors unbedeutend, entscheidend ist nur die erwähnte Wechselwirkung, wel-
che die Brechung über Austausch schwerer Teilchen X zum sichtbaren Bereich übermittelt.
Die SUSY-Brechungsskala M2 SUSY kann dann sehr viel größer sein als die elektroschwache
Skala, solange M2 SUSY
M 2 X
in der Größenordnung von M 2 W
ist [11].
Man kann zeigen [18], dass Supersymmetrie entweder eine lokale Symmetrie sein muss,
oder dass die Superpartner der Standardmodell-Teilchen ihre Massen nur über Schleifenbeiträge
bekommen, nicht über Prozesse erster Ordnung. Es gibt verschiedene Theorien
darüber, welcher Mechanismus die Brechung vom verborgenen zum sichtbaren Sektor
überträgt, die auf diesen beiden Möglichkeiten basieren: Im Folgenden werden zuerst verschiedene
Theorien über die zweite Art der Brechung vorgestellt, bevor dann ausführlicher
auf mSUGRA eingegangen wird, das in dieser Arbeit betrachtete Modell der Brechung
einer lokalen Supersymmetrie durch die Gravitation.
GMSB (gauge-mediated supersymmetry breaking)
Bei GMSB wird die SUSY-Brechung durch eine SU(3)C ×SU(2)L×U(1)Y -Wechselwirkung
übermittelt. In führender Ordnung ist SUSY im MSSM-Bereich ungebrochen, die Brechung
wirkt nur über Schleifenbeiträge, und zwar durch die Kopplung an sogenannte “Messenger”-
Teilchen. Die Zahl der freien Parameter verringert sich auf sechs 7 , und das LSP ist hier
ein fast masseloses Gravitino (m ˜ G ≤1 keV). Die Phänomenologie hängt stark vom NLSP 8
ab, dessen Lebensdauer je nach Modell zwischen 0 und ∞ liegen kann [18]. Für große
tanβ ist das NLSP das ˜τ1, so dass vermehrt Taus in den Endzuständen erwartet werden
können, wodurch sich insgesamt eine Signatur sehr ähnlich derjenigen des in dieser Arbeit
untersuchten Modells ergeben kann.
Gaugino-mediated supersymmetry breaking
In Modellen mit zusätzlichen Dimensionen ist es möglich, dass der verborgene Sektor der
SUSY-Brechung auf einer anderen Hyperebene (“Brane”) liegt als der sichtbare Bereich.
7 2 Die SUSY-Massenskala MSUSY , die Massenskala der Messenger-Teilchen M2 X > M2 SUSY , die Anzahl der
Messenger-Felder N, das Verhältnis der Vakuumerwartungswerte der beiden Higgs-Dubletts tanβ = v2
v1 ,
das Vorzeichen des Higgsino-Mischungsparameters sgnµ und ein Parameter der NLSP-Lebensdauer
Cgrav ≥ 1.
8Das zweitleichteste SUSY-Teilchen (next lightest supersymmetric particle).
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