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

2.2 Supersymmetrische Erweiterung des Standardmodells
mSUGRA
Diese Arbeit beschränkt sich auf einen Spezialfall innerhalb der SUGRA-Modelle, der
sogenannten minimalen14 Supergravitation (mSUGRA). Dabei wird angenommen, dass
auf der GUT-Skala alle skalaren Teilchen eine einheitliche Masse m0 besitzen und ebenso
die Gauginos und Higgsinos dieselbe Masse m1 . Außerdem gibt es eine als A0 bezeichnete
2
universelle Konstante für die Higgs-Sfermion-Sfermion-Kopplung. Mit dem Verhältnis der
Vakuumerwartungswerte der beiden Higgs-Dubletts tanβ = v2 und dem Vorzeichen des
v1
Higgsino-Mischungsparameters sgnµ sind dann insgesamt fünf Parameter gegeben, die die
Massen und die Mischung der SUSY-Teilchen vollständig bestimmen, und dadurch auch
die möglichen Zerfallskanäle und somit die Phänomenologie.
Bedingungen an den mSUGRA Parameterraum
Der durch die fünf genannten Größen (m0, m1
2
, A0, tanβ = v2,
sgnµ) aufgespannte
v1
mSUGRA-Parameterraum lässt sich glücklicherweise durch eine Reihe theoretisch und experimentell
abgeleiteter Argumente einschränken:
• Um nicht ein neues Finetuning-Problem einzuführen, sollten die Massen der supersymmetrischen
Teilchen die Größenordnung von ∼TeV nicht überschreiten.
• Das LSP, sofern es stabil ist, muss neutral sein. Das schließt Regionen aus, in denen
groß ist, weil dort das geladene ˜τ1 das LSP wäre.
m0 klein und gleichzeitig m1
2
• Wenn angenommen wird, dass die gesamte kalte Dunkle Materie aus LSPs als die einzige
Art von WIMPs besteht, muss die aus der Zeit der Rekombination bis heute übrig
gebliebene Menge an LSPs genau den gemessenen Wert der Energiedichte der kalten
Dunklen Materie stellen. In jedem Fall darf die LSP-Massendichte diesen Wert nicht
überschreiten, was bereits einen beträchtlichen Teil des mSUGRA-Parameterraumes
ausschließt und Regionen begünstigt, in denen die LSP-Menge beispielsweise durch
(Ko)Annihilationseffekte niedrig gehalten wird.
• Aus den bisherigen Experimenten bei LEP und beim Tevatron können untere Grenzwerte
für die SUSY-Massen abgeleitet werden, da bisher keine Supersymmetrie nachgewiesen
werden konnte.
• LEP hat des Weiteren eine untere Grenze auf die Higgs-Masse von mh >114 GeV
bestimmt, was Szenarien mit sehr kleinem m1 ausschließt. Experimente am Tevatron
2
geben eine obere Grenze auf tanβ in Abhängigkeit von der Masse des pseudoskalaren
Higgs mA an.
14Das “minimal” bezieht sich hier auf die Wahl einer flachen Kähler-Metrik, die eine allgemeine skalare
nach sich zieht, wobei das V0 wiederum das Minimum des skalaren Potentials
Masse von m2 0 = m2 3 +
2
V0
M2 P
darstellt [18].
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