Các mô hình phá vỡ siêu đối xứng tự phát

Một phần của tài liệu Đặc tính của các hạt siêu đối xứng trong một số mô hình chuẩn mở rộng (Trang 25)

Chúng ta đưa vào các số hạng phá vỡ siêu đối xứng tường minh bởi vì chúng ta không biết về cơ chế cơ bản phá vỡ siêu đối xứng. Nếu siêu đối xứng bị phá vỡ tự phát, sẽ tồn tại một hạt fermion Goldstone gọi là goldstino. Trong

siêu đối xứng toàn cục, goldstino là không có khối lượng. Trong đối xứng định xứ (siêu hấp dẫn) thì goldstino bị hạt gravitino "ăn" và khi đó gravitino thu được một khối lượng m3/2 [68]. Cơ chế này gọi là cơ chế siêu Higgs (super-Higgs mechanism) và hoàn toàn tương tự với cơ chế Higgs của lý thuyết trường chuẩn. Các mô hình phá vỡ tự phát siêu đối xứng năng lượng thấp giả thiết rằng siêu đối xứng bị phá vỡ bởi một tuyến "ẩn" ("hidden" hay "secluded" sector) hoàn toàn trung hòa đối với nhóm chuẩn của SM. Thông tin về phá vỡ siêu đối xứng khi đó được truyền sang tuyến "hiện" ("visible" sector) chứa MSSM bằng một cơ chế nào đó. Không tồn tại tương tác mức cây tái chuẩn hóa được giữa các tuyến "ẩn" và "hiện". Hiện nay có hai mô hình đã được nghiên cứu chi tiết, đó là: Phá vỡ siêu đối xứng qua trung gian hấp dẫn (gravity-mediated SUSY breaking) và Phá vỡ siêu đối xứng qua trung gian chuẩn (gauge-mediated SUSY breaking).

1.2.4.1 Phá vỡ siêu đối xứng qua trung gian hấp dẫn

Trong phá vỡ siêu đối xứng qua trung gian hấp dẫn (Gravity-mediated SUSY breaking), phá vỡ siêu đối xứng được chuyển tới MSSM thông qua các tương tác hấp dẫn [39]. Đối xứng bị phá vỡ ở năng lượng O(1010) GeV hoặc cao hơn và gravitino thu được khối lượng ở thang điện yếu. Mô hình đơn giản nhất là mô hình siêu hấp dẫn tối thiểu (the minimal supergravity model - mSUGRA) [120, 125]. Theo cách này, người ta giả thiết về một khối lượng gaugino chung

M1/2, một khối lượng vô hướng chung M0 và một hệ số tương tác tam tuyến chung A0 ở MX. Ngoài ra ta chỉ chần xác định tanβ và dấu của µ0. Các tham số của MSSM ở thang điện yếu được dẫn ra bằng cách sử dụng các phương trình nhóm tái chuẩn hóa. Trong mSUGRA chỉ có 5 tham số bên cạnh 18 tham số của MSSM. Do đó mSUGRA có tính tiên đoán cao và được sử dụng trong hầu hết các tìm kiếm thực nghiệm.

1.2.4.2 Phá vỡ siêu đối xứng qua trung gian chuẩn

Các mô hình Phá vỡ siêu đối xứng qua trung gian chuẩn (Gauge-mediated SUSY breaking - GMSB) [57] bao gồm một tuyến "ẩn" ("secluded" sector) trong

đó siêu đối xứng bị phá vỡ và một tuyến "truyền tin" ("messenger" sector) gồm các hạt với các số lượng tử SU(3)⊗SU(2)⊗U(1). Các hạt truyền tin tương tác trực tiếp với các hạt của tuyến ẩn. Điều này tạo ra phổ phá vỡ siêu đối xứng trong tuyến truyền tin. Cuối cùng, phá vỡ siêu đối xứng được chuyển tới MSSM thông qua trao đổi các hạt truyền tin ảo. Một đặc điểm của mô hình này là siêu đối xứng bị phá vỡ ở thang nhỏ hơn rất nhiều so với trường hợp trung gian hấp dẫn, điển hình ở thang O(104−105) GeV. Hơn nữa, hạt gravitino thu được khối lượng trong khoảng eV đến keV và là hạt siêu đối xứng nhẹ nhất (Lightest Supersymmetric Particle - LSP). Đây là điểm quan trọng trong việc tìm kiếm các dấu hiệu siêu đối xứng tại các thí nghiệm va chạm bởi vì hạt siêu đối xứng gần nhẹ nhất (the next-to-lightest SUSY particle - NLSP) cuối cùng sẽ phân rã thành bạn đồng hành SM của nó kèm theo một hạt gravitino. Nếu một hạt có thời gian sống lâu χ˜01-NLSP phân rã bên ngoài detector sẽ cho dấu hiệu siêu đối xứng như bình thường với năng lượng hao hụt lớn cộng thêm leptons/ hoặc jets. Ngược lại, nếu phân rã χ˜01 → γg˜3/2 xảy ra bên trong detector, các sự kiện siêu đối xứng sẽ đi kèm thêm photons. Trường hợp các hạt NLSP là hạt tích điện như τ˜R± thì trong các thí nghiệm va chạm ta sẽ có hoặc là hạt tích điện sống lâu hoặc là dấu hiệu siêu đối xứng đặc trưng bởi τ-lepton.

Vì các tương tác chuẩn không phân biệt vị (flavour-blind) nên ta có các điều kiện giới hạn chung trong GMSB cũng như trong mSUGRA. Phổ năng lượng thấp được xác định bởi khối lượng của các hạt truyền tin. Do đó, mô hình GMSB tối thiểu thậm chí còn hạn chế hơn cả mSUGRA. Trong trường hợp tổng quát nhất các hiệu ứng của cả siêu hấp dẫn và gauge-mediated đều có thể đóng góp vào phá vỡ siêu đối xứng tự phát.

Một phần của tài liệu Đặc tính của các hạt siêu đối xứng trong một số mô hình chuẩn mở rộng (Trang 25)