ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory

Spontani zlom supersimetrije preko radiacijskih popravkov
Standardni model elektroˇsibke in močne interakcije je efektivna teorija vseh sil med osnovnimi
delci pri nizkih energijah razen gravitacije. Je umeritvena teorija z umeritveno grupo SU(3)C ×
SU(2)L × U(1)Y in s spontanim zlomom elektroˇsibke simetrije (SU(2)L × U(1)Y −→ U(1)em)
na elektroˇsibki skali MW ∼ 10 2 GeV preko Higgsovega mehanizma. Model uspe pri dosegljivih
energijah z dovolj majhnim ˇstevilom prostih parametrov opisati interakcije 3 generacij gradnikov
materije s spinom 1/2 (kvarkov in leptonov), nosilcev sil s spinom 1 (umeritvenih bozonov) in
Higgsovega polja s spinom 0. Kljub izjemnemu fenomenoloˇskemu uspehu v zadnjih desetletjih
v fiziki visokih energij, pa določene teˇzave kaˇzejo na obstoj neke nove fizike izven standardnega
modela.
Eden bolj obetavnih predlogov nadgradnje Standardnega modela je ideja velikega poenotenja
močne, ˇsibke in elektromagnetne interakcije na neki visoki energijski skali MGUT ∼ 10 16 GeV. Nad
njo je Lagrangian teorije invarianten pod neko večjo umeritveno simetrijsko grupo G, ki vsebuje
Standardni model kot svojo podgrupo. Pod njo pa je umeritvena grupa poenotenja G spontano
zlomljena v Standardni model preko Higgsovega mehanizma G −→ SU(3)C × SU(2)L × U(1)Y .
Druga pomembna sestavina naˇsega dela pa je uporaba supersimetrije, ki je edina mogoča
posploˇsitev Poincaréjeve simetrije (Lorentzovih transformacij in translacij) in notranjih (umeritvenih
in globalnih) simetrij. Supersimetrične transformacije meˇsajo bozonske in fermionske
prostostne stopnje. Uporaba supersimetrije v fiziki delcev je motivirana s poenotenjem drsečih
sklopitvenih konstant, ki se spreminjajo z energijsko skalo v skladu z enačbami renormalizacijske
grupe, pri neki visoki energiji. Poleg tega supersimetrija pri nizkih energijah reˇsuje problem
hierarhije in lahko ponudi naravnega kandidata za temno snov v vesolju.
Toda eksperimenti kaˇzejo, da je supersimetrija, če ˇze obstaja, zlomljena in nepoznan mehanizem
njenega zloma je izvor mnogih teˇzav v tovrstnih modelih. Spontano zlomiti supersimetrijo
(kar pomeni, da je Lagrangian teorije invarianten na supersimetrične transformacije, medtem ko
vakuumsko stanje, ki je v principu lahko tudi le metastabilno, ni) je namreč mnogo teˇzje kot
zlomiti umeritveno simetrijo.
Naˇs cilj je bil zgraditi perturbativen supersimetričen umeritveni model brez umeritvenih singletnih
polj, v katerem sta umeritvena simetrija in supersimetrija spontano zlomljeni v istem
sektorju superpotenciala. Brez umeritvenih singletov so vakuumska stanja, ki zlomijo supersimetrijo,
nujno metastabilna in zatorej mora biti njihova ˇzivljenjska doba daljˇsa od starosti vesolja.
ˇZeleli smo tudi ohraniti nedotaknjeno poenotenje sklopitvenih konstant iz minimalnega supersimetričnega
standardnega modela (MSSM), katero bi lahko ogrozila potencialna pojavitev novih
lahkih stanj v teoriji. V naˇsem delu smo uspeli pokazati, da je mogoče sočasno zlomiti umeritveno
simetrijo in supersimetrijo preko radiacijskih popravkov, torej preko Coleman-Weinbergovega
efektivnega potenciala, kjer je supersimetrija zlomljena na nivoju ene zanke (enačbam gibanja
ni zadoˇsčeno v drevesnem redu, ampak ˇsele na nivoju ene zanke). Ustrezna izbira parametrov
superpotenciala inducira lokalni minimum, ki zlomi supersimetrijo, v efektivnem potencialu za
umeritveno ne-singletno polje, v območju kjer je potencial v drevesnem redu skoraj raven. Pri
tem zlom supersimetrije prenesejo v MSSM sektor kvantne zanke s kiralnimi in umeritvenimi
polji. Ta mehanizem smo ilustrirali z eksplicitnim primerom SU(5) modela z enim samim poljem
v adjungirani upodobitvi. Tovrsten model se izkaˇze kot fenomenoloˇsko realističen, toda za ceno
določene uglasitve njegovih parametrov.
Avtor: Timon Mede
po članku: B. Bajc, S. Lavignac and T. Mede, JHEP 1207 (2012) 185 [arXiv:1202.2845 [hep-ph]].
1
64