SUSY Phenomenology & Cosmic Connection

杨 金 民中科院 理论物理所

2009.4.17 于科大理论交叉中心

目 录1 、 Introduction to SUSY

2 、 Fine-tuning & SUSY3 、 GUT & SUSY 4 、 Dark Matter & SUSY5 、 Collider Search for SUSY6 、 Outlook

What is and why SUSY ? SUSY models

1 、 Introduction

|F |B SUSY

1.1 What is and why SUSY ?

起源于 60 年代末 ; 纯数学逻辑物理模型创建于 70 年代初

一直是研究热点，有 30000 篇文章发表

Haber, Kane, Phys. Rept. 117, 75 （ cited 3347 times )

超对称

精细调节

大统一暗物质

宇宙暴涨

Affleck-DineBaryogenesis

Electroweak Baryogenesis

1.2 SUSY Models

R-conserving SUSY Models

R-violating SUSY Models

MSSM CMSSM (mSUGRA, GMSB, AMSB) Split-SUSY

NMSSM

· · · ·

MSSM CMSSM (mSUGRA)

mSUGRA

不同的 CMSSM

Split-SUSY

Fine-tuning 大统一 (GUT) 暗物质 (DM)

MSSMsparticles < TeV

gauginos/higgsinos < TeV other sparticles ： superheavy

h < 130 GeV

h < 150 GeV

(CMSSM)

MSSM NMSSMCMSSM

-problem

little hierarchy

SUSY-conserving part: contains no dimensionful parameter

SUSY-breaking part: trigger EWSB (<TeV)

generate -term (<TeV)

contains dimensionful parameters (TeV)

标准模型 100 GeV

1 TeV 新物理？

1015 GeV

2. Fine-tuning & SUSY

1019 GeV

大统一

2 /52100 GeV 裸量（非物理）

In SUSY:2 抵销掉了

留下了

How heavy ? Depends on

3. GUT & SUSY

not sensitive to sfermions

light gauginos/higgsino (??)

SUSY

SM

sfermions

gauginos/higgsino 大统一

可以很重

必须轻 !但也不一定轻到 < TeV

4. Dark Matter & SUSY

标准模型

Mass: weak-scale

Interaction: weak-scale

暗物质

WIMP

哪个超对称粒子是暗物质 ?

都可能WIMP

SuperWIMP

mSUGRA Split-SUSY

暗物质 : neutralino

sfermions

gauginos/higgsino 暗物质

可能很重

必须轻 ! （ < TeV ）

5 、 SUSY Search at Colliders

LEP (I, II)Tevatron I

Tevatron II

LHC

closed

on-going

up-coming

ILC imagining

SUSY

LHC ILC

沙漠淘金！1 粒金子 /100 亿粒沙子

LHC ILC

LHC 上发现

ILC 上精确测量

LHC 上 超对称的典型信号

LHC

超粒子 sfermions

gauginoshiggsinos

squarkssleptonsgluinocharginosneutralinos

黑格斯 h, H

H

A

LHC 能发现那些超对称粒子？

Depends on good

detection capabilities

for b’s and tau’s

只能发现 h

, muonsH A

Gold-plated signal

LEP II excluded

LHC

黑格斯h, H

H

A

mSUGRA@LHC ( 考虑到暗物质限制）

h H, A, H 　　 sfermions gaugino/Higgsino

黑格斯 超粒子

SM

低能 SUSY

Split-SUSY

??

??

LHC

6 、 Outlook

SUSY

超对称是物理吗 ?LHC 上发现？

???

E. Witten2002, Beijing

LHC低能 SUS

Y

发现初步测量参数预言暗物质密度ILC

精确 测量

精确预言暗物质密度

如果我们的思路是对的 , 将迎来高能物理的盛世！

周末愉快！