Введение к работе
Диссертация посвяшена исследованию суперсимметричных расширений Стандартной модели и теорий Великого объединения.
Актуальность проблемы. Построение единой теории фундаментальных взаимодействий было мечтой нескольких поколений физиков. Первый опыт "объединения" принадлежит Максвеллу, показавшему, что электричество и магнетизм в действительности являются проявлением одного электромагнитного взаимодействия. Четверть века назад Вайнберг. Салам и Глэшоу построили единую теорию электрослабых взаимодействий. Появилась теория сильного взаимодействия — квантовая хромодинамика. Сегодня мы еше ближе подошли к созданию единой теории: мы имеем Стандартную модель, которая описывает как качественно, так и количественно, практически все явления, относящиеся к сильным, слабым и электромагнитным взаимодействиям.
Тем не менее, и она не лишена недостатков: в модели имеется слишком много свободных параметров, объединение сильных и электрослабых взаимодействий является лишь формальным, до сих пор пока нет экспериментального подтверждения существования скалярных хиггсовских частиц, и не известно, являются ли они фундаментальными или составными, нет ясного понимания происхождения наблюдаемого спектра масс частиц, не до конца ясно как включить в объединенную теорию гравитацию. Можно добавить к вышеперечисленным недостаткам Стандартной модели и то. что нет естественного объединения полей материи и переносчиков взаимодействий.
Ответы на все эти вопросы, скорее всего, следует искать з< пределами Стандартной модели. В последние годы значитель ное развитие получили квантовополевые модели, обладающие симметрией, связывающей между собой поля с различной стати стикой. так называемой суперсимметрией. Суперсимметричньк теории обладают рядом интересных особенностей, в частности в теориях с ненарушенной суперсимметрией происходит 1: чудес-ное': сокращение ультрафиолетовых расходимостей.
Наиболее простой моделью, соединяющей в себе привлекательные черты Стандартной модели и суперсимметрии являете* Минимальная суперсимметричная стандартная модель (МССМ) Построить эту модель довольно просто: для каждой частипь Стандартной модели добавим суперпартнера с теми же квантовыми числами, и добавим также второй дублет хиггеовских скалярных полей.
Лагранжиан Минимальной Суперсимметричной Стандартной Модели имеет состоит из членов, описывающих калибровочные взаимодействия, юкавские взаимодействия и членов, нарушающих суперсимметрию:
*-> — '-'gaugt ~т~ '-'Yukawa Т '-'breaking ГДЄ Lgauge И Lyukawa ИМЄЮТ ВИД:
Lgauge = \ Е [TvWaWQ + TrWaW6}
SU {3),SU {2),1/(1) Matter
Lyukawa = huQpQaUcpH2 + h^QaD^Hi + hQf3LalpHi -f ^ЯіЯ2.
т '2 \—"* I 12
^breaking = ^q / ^ \Y'i\ '
-7711/2 J2 Л"^>
scalars
~ gauguivs
+Am0(h»uiQor~H2 + hijQjy.Fh + h'^LJ^H,
— ВтоцНіН-2 + /i.e.
іе mo — масса скалярных частиц, a m^2 — масса спинорных астиц на шкале объединения. А и В — соответственно трили-ейный и билинейный параметры мягкого нарушения суперсим-етрии.
Однако, пока не получено экспериментальных данных, под-верждаюших существование суперпартнеров. Тем не менее. Іинимальная суперсимметрпчная стандартная модель привле-ательна тем. что в рамках этой модели можно построить наи-элее самосогласованные теории Великого объединения: несмо-ря на значительное увеличение числа частиц, в модели почти е появляется новых свободных параметров: наконец, в рамках одели удается предсказать значения некоторых параметров, в астности массы хиггеовских частиц и суперпартнеров.
Целью работы являлось изучение низкоэнергетических пред-казаний Минимальной суперсимметричной стандартной модели. частности расчет масс хиггеовских частиц и суперпартнеров, пределение фундаментальных параметров суперсимметрии, а акже изучение возможности обнаружения суперсимметрип на ксперименте.
Научная новизна диссертации состоит в следующем:
В рамках метода эффективного потенциала расчитаны о, нопетлевые поправки к массам нейтральных хиггсовских б> зонов в МССМ с учетом вкладов всех частиц МССМ:
Построена реалистическая конечная суперсимметричная т ория Великого объединения, исследован вопрос о мягком н, рушении суперсимметрии в рамках данной модели;
На основе анализа экспериментальных данных и различны теоретических ограничений определены рпзрешенные обл; сти пространства параметров суперсимметричного расші рения Стандартной модели с мягким нарушением суперсик метрии;
Рассмотрена возможность обнаружения суперсимметрии н эксперименте, а также дана интерпретация аномальных ее бытии с большими Q2. обнаруженных на ускорителе HER: в рамках суперсимметричного расширения Стандартной мс дели с нарушенной /?-четностью.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывалис и обсуждались на семинарах Лаборатории теоретической физик: им. Н.Н.Боголюбова ОИЯИ. на рабочих совещаниях "Квантова теория поля и физика высоких энергий" (Звенигород. 1994. 1995] международной конференции "Кварки-96" (Ярославль. 1996) і международной конференции "Неускорительная новая физика (Дубна, 1997).
Публикации. По материалам исследований, представленных диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Диссертациия состоит из введе-ия. четырех глав, заключения и приложений. Объем работы оставляет 125 страниц, включая 32 иллюстрации и библиогра-іический список из 96 наименований.