左右超对称标准模型中的轻子味道破坏

这篇论文主要研究了左-右超对称标准模型（LRSSM）中的轻子味道违反（LFV）现象，特别是过程( l^-_j \to l^-_i \gamma )和( l^-_j \to l^-_i l^-_i l^+_i )。在标准模型（SM）中，带电轻子味道违反（CLFV）过程是被禁止的，因此观察到CLFV将是超越标准模型的新物理学的明确信号。本文的研究为在新物理中发现LFV现象提供了理论基础。

理论背景与模型

LRSSM是一个扩展的超对称模型，其规范群为( SU(3)_C \otimes SU(2)_L \otimes SU(2)R \otimes U(1){B-L} )。与其他超对称模型相比，LRSSM具有额外的右手相互作用规范群( SU(2)_R )，因此会有额外的( W^{\pm,0}R )规范玻色子。同时，该模型还具有( U(1){B-L} )规范群，在规范对称性破缺后生成额外的( Z’ )玻色子。LRSSM引入了大量的希格斯玻色子，包括双重态、三重态和单重态希格斯玻色子。尽管LRSSM模型较大，但它在自然解决中微子质量问题和宇称破坏问题方面具有明显优势。

研究方法

论文通过数值分析和理论推导，研究了LRSSM中LFV过程的分支比。研究表明，LRSSM中的新粒子，如( Z’ )玻色子和双带电希格斯玻色子，对CLFV过程( l^-_j \to l^-_i \gamma )和( l^-_j \to l^-_i l^-_i l^+_i )有显著贡献，这与其他超对称模型中的预测有很大不同。

关键发现

1. 双带电希格斯玻色子在树级图中对( l^-_j \to l^-_i l^-_i l^+_i )过程有独特贡献。
2. SU(2)_R规范相互作用提供了额外的顶点，并对分支比做出额外贡献。
3. 在数值分析中，分支比( Br(l^-_j \to l^-_i \gamma) )和( Br(l^-_j \to l^-_i l^-i l^+i) )随着三线性耦合矩阵( T{L1} )和Yukawa耦合矩阵( Y{L3} )的矩阵元素的增加而增加。
4. 通过当前限制和未来灵敏度，限制了模型的参数空间。

结论

论文总结道，LRSSM中LFV过程的分支比由于新物理的影响而增强到可观测水平，表明LFV现象可能在未来的高能物理实验中被观察到。这为探索超越标准模型的新物理提供了重要的理论支持。

专业术语解释

• 轻子味道违反（LFV）：指轻子之间的味道量子数不守恒的现象。
• 超对称（SUSY）：一种理论框架，假设每个标准模型粒子都有一个超对称伙伴粒子。
• 分支比（Branching Ratio）：某一特定衰变模式的发生概率与所有可能衰变模式总概率的比值。
• Yukawa耦合：描述费米子与希格斯场相互作用的耦合常数。

通过对LRSSM中LFV现象的深入研究，本文为未来实验中可能观察到的LFV现象提供了理论依据，并为新物理的探索提供了新的视角。