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MSSM Wechselwirkungen

Im MSSM enthält das Superpotential die minimale Anzahl von Kopplungen, die nötig sind um phänomenologisch sinnvolle Resultate zu liefern, beispielsweise Massen für alle Quarks und Leptonen.

Aus dem allgemeinen Superpotential W&=&12 M^ij_j+ 16y^ijk_kwird in MSSM
W_MSSM &=& y_uŪQ H_u - y_dDQ H_d - y_eĒ L H_d + H_u H_d

Dabei muss man sich jeweils nur die skalaren Felder tex2html_wrap_inline4508 etc. denken.

Der letzte Term (tex2html_wrap_inline4510 Term) ist die supersymmetrische Version der Higgs Boson Masse. Die Yukawa Kopplungskonstanten sind 3tex2html_wrap_inline45123 Matrizen für die 3 Familien, sie bestimmen die Massen und CKM Mischungswinkel der Quarks und Leptonen, nachdem die Higgsbosonen um ihren Vakuumserwartungswert herum entwickelt wurden.

Wir betrachten nun einige SUSY Wechselwirkungen in MSSM

1) Yukawa Kopplung
  Beispiel: Wir machen die Annahme, dass in den Kopplungskonstanten nur die schwersten Fermionen beitragen:
equation1503

In dieser Näherung tragen nur die dritten Familien zum Yukawa Potential bei. Mit tex2html_wrap_inline4514 und tex2html_wrap_inline4516 wird
equation1511

Die Yukawa Kopplung ist tex2html_wrap_inline4484 mit allen Permutationen, da tex2html_wrap_inline4372 ja symmetrisch ist. Wir betrachten als Beispiel den ersten Term in tex2html_wrap_inline4522 mit Kopplungsstärke tex2html_wrap_inline4524:

 figure1515

Der erste Term tex2html_wrap_inline4528 beschreibt also die Kopplung des linkshändigen Top Quarks an das neutrale skalare Higgs Boson und ein rechtshändiges Top (a), oder die Kopplung von einem linkshändigen Top-Squark an ein neutrales Higgsino Feld und ein rechtshändiges Top (b) respektive rechtshändiges Top-Squark an ein Higgsino und tex2html_wrap_inline4530. Wegen Supersymmetrie haben alle diese Wechselwirkungen die gleiche Grösse tex2html_wrap_inline4524 (ebenso wie tex2html_wrap_inline4534).

Man erhält also die supersymmetrischen Kopplungen aus der SM Kopplung (a), indem man zwei Teilchen mit ihren Superpartnern vertauscht.

Skalare Kopplungen
  Die Yukawa Kopplung im Superpotential enthält auch Kopplungen mit vier Skalaren tex2html_wrap_inline4494 aus tex2html_wrap_inline4538.

 figure1522

Wenn wir zum Beispiel Kopplungen der Stärke tex2html_wrap_inline4540 betrachten, kriegen wir aus dem MSSM Superpotential oben ( nur dritte Familien)
eqnarray1526
Insgesamt also 9 Kopplungen mit derselben Stärke

Wir haben also (Squark)tex2html_wrap_inline4394, (Sleptonen)tex2html_wrap_inline4394, (Squark)tex2html_wrap_inline4546(Sleptonen)tex2html_wrap_inline4546,(Squark)tex2html_wrap_inline4546(Higgs)tex2html_wrap_inline4546 und (Sleptonen)tex2html_wrap_inline4546(Higgs)tex2html_wrap_inline4546 Kopplungen, die alle proportional zu derselben Yukawakopplungskonstanten sind.

Die Yukawa Kopplung ist aber ausser für die dritte Familie sehr klein, Produktion und Zerfall von SUSY Teilchen wird dominiert durch die Kopplung an Eichbosonen oder Gaugino Kopplung an Skalare und Fermionen.

  Gaugino Kopplung an Skalare und Fermionen
Gaugino Kopplung an ein Skalar und ein Fermion ist eine der zusätzlich erlaubten renormierbaren Kopplungen in SUSY:
equation1528

 figure1530

Gluinos, Winos und Binos koppeln nur an die Teilchen, an die auch ihre supersymmetischen Partner koppeln: Gluinos also nur an Quarks und s-Quarks, Winos nur an die linkshändigen (s)Quarks und (s)Leptonen, sowie an Higgs und die Binos an alle Teilchen mit Hyperladung.
a) beschreibt die Kopplung von einem Gluino an Quark und Squark mit der Kopplungsstärke g, die Kopplung ist analog zur SM Kopplung tex2html_wrap_inline4564.
b) die Kopplung der Winos an die linkshändigen (s)Quarks und (s)Leptonen, sowie an Higgs mit Kopplungsstärke tex2html_wrap_inline4566
c) die Kopplung von Bino an Quarks, Leptonen und Higgs ist proportional zur schwachen Hyperladung Y.

Durch diese Kopplungen sind also beispielsweise Zerfälle tex2html_wrap_inline4570 oder tex2html_wrap_inline4572 möglich.  


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Don Jun 13 17:58:05 CEST 2002