본 연구 논문에서는 차세대 LHC(Large Hadron Collider) 실험, 특히 FPF(Forward Physics Facility)에서 중성미자-모듈리노 진동 신호를 탐색하여 GUT(Grand Unified Theories) 규모의 끈 이론에서 예측하는 고에너지 초대칭(SUSY) 깨짐 모델을 검증할 수 있는 가능성을 제시한다.
표준 모형(SM)은 약한 스케일에서의 SUSY 깨짐을 가정하여 힉스 입자 질량의 계층 문제를 해결하려 하지만, LHC 실험에서 저에너지 초대칭 입자는 아직 발견되지 않았다. 하지만 끈 이론은 기본 스케일(Ms)에서 SUSY를 요구하며, 끈 이론의 여러 모델에서 예측하는 초대칭 입자의 질량은 현재 LHC 실험의 범위를 벗어나는 10 TeV 이상이다. 본 논문에서는 LHC의 높은 광도 환경에서 생성되는 엄청난 양의 중성미자와 FPF 실험의 뛰어난 중성미자 검출 및 식별 능력을 활용하여, GUT 규모의 끈 이론에서 예측하는 고에너지 SUSY 깨짐 모델을 탐색하는 새로운 방법을 제시한다.
본 논문에서는 모듈리노 중 하나인 ˜z가 SM 입자와 플랑크 질량 억압 상호작용만을 가지며, ˜z와 활성 SM 중성미자 사이의 혼합이 전약 대칭 깨짐을 통해 발생한다고 가정한다. 이러한 가정을 바탕으로 중성미자-모듈리노 진동 현상을 (3+1) 프레임워크 내에서 분석하고, FPF 실험에서 측정 가능한 혼합 각도와 질량 차이 제곱의 범위를 도출한다.
본 논문에서는 끈 이론에 기반한 SUSY 깨짐 메커니즘을 제시한다. 이 모델에서 MSSM은 3차원 공간에 국한되고, 여분 차원 y를 따라 숨겨진 게이지 그룹 GH가 존재한다. SUSY 깨짐은 y 차원을 따른 Scherk-Schwarz 변형에 의해 발생하며, 이는 중력자에 질량을 부여하지만 SM은 초대칭성을 유지하게 한다. SUSY 깨짐은 중력 및 게이지 상호작용을 통해 관측 가능한 SM 영역으로 매개되며, 그 상대적 강도는 컴팩트화 스케일과 메신저 질량에 의해 결정된다.
본 논문에서는 제시된 SUSY 깨짐 모델에서 모듈리노 질량을 계산하고, 이를 FPF 실험의 검출 범위와 비교 분석한다. 모듈리노 질량은 방사 보정에 의해 생성되며, 컴팩트화 스케일과 SUSY 깨짐 파라미터에 의존한다. 계산 결과, 모듈리노 질량은 FPF 실험에서 검출 가능한 범위 내에 존재하며, 이는 FPF 실험을 통해 GUT 규모의 끈 이론에서 예측하는 고에너지 SUSY 깨짐 모델을 검증할 수 있음을 시사한다.
본 논문에서는 차세대 LHC 실험, 특히 FPF에서 중성미자-모듈리노 진동 신호를 탐색하면 GUT 규모의 끈 이론에서 예측하는 고에너지 SUSY 깨짐 모델을 검증할 수 있는 가능성을 제시한다. 특히, 중력 매개 SUSY 깨짐 모델을 구체적인 예시로 제시하고, 이 모델에서 예측하는 모듈리노 질량이 FPF 실험의 검출 범위 내에 존재함을 보였다. 이는 FPF 실험이 새로운 물리학을 탐색하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다.
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by Luis A. Anch... ที่ arxiv.org 10-23-2024
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