Güncel deneysel veriler ışığında minimal olmayan standart model ötesi teorilerin incelenmesi

Abstract

Minimal Süpersimetrik Standart Model (MSSM), Standart Model'in (SM) ötesinde en çok incelenen teorilerden biridir. Özellikle yüksek enerjilerde SM'nin eksiklerini tamamlamak için önerilmiştir. MSSM’nin güçlü yönleri kadar bazı tartışmalı ve eleştiriye açık yönleri de bulunmaktadır. Bu özellikler hem teorik hem de deneysel zorluklardan kaynaklanır. Bunlardan biri olan µ-problemi, MSSM’in temel sorunlarından biridir ve μ-parametresi’nin büyüklüğü ile ilgili doğal olmayan bir durumdan kaynaklanır. Bu çelişkili durumu çözmek için µ-parametresi’nin Planck ölçeğinde büyük bir değere sahip olmasını engelleyen ek simetriler önerilir. Bu genişlemeler MSSM’ye ek simetriler, ayar tekli alanlar veya etkileşimler ekleyerek µ-parametresi’nin doğal ölçeklerde ortaya çıkmasını sağlar. Birçok model, elektrozayıf simetri üzerine yeni bir ayar simetrisi ekleyerek bu simetriyi genişletir. Bunlardan biride, MSSM’nin mevcut ayar grubu üzerine ek bir U(1)′ simetrisi eklenerek elde edilir. U(1)′simetrisinin kırılmasından sorumlu olan bir skaler tekli alan ve U(1)′ simetrisine karşılık gelen yüksüz ayar bozonu tanımlayarak yapılır. Minimal U(1)′ model, µ-problemi’ni çözmek için zarif bir mekanizma sunar. Bu modelde tekli alanın vakum beklenti değeri, hem MSSM’deki µ-terimi’nin dinamik olarak ortaya çıkmasını sağlar hem de Z′ bozonunun kütlesinin kaynağını oluşturur. Ayrık U(1)′ Model, birden fazla tekli alan (Si) içererek, hem µ-terimi’nin doğal olarak elektrozayıf ölçekte olması hem de yeterince ağır bir Z′ bozonunun üretilmesi arasındaki gerilimi hafifletir. Bu çalışmada Ayrık U(1)′ Model güncel deneysel veriler çerçevesinde incelenmiştir.

The Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) is one of the most extensively studied theories beyond the Standard Model (SM). It was specifically proposed to address the shortcomings of the SM, particularly at high energies. While MSSM has its strengths, it also has some controversial and debatable aspects. These arise from both theoretical and experimental challenges. One such challenge is the μ-problem, which is one of the fundamental issues of MSSM and stems from an unnatural condition regarding the magnitude of the μ parameter. To resolve this inconsistency, additional symmetries are proposed to prevent the μ parameter from taking on a large value at the Planck scale. These extensions introduce additional symmetries, gauge singlet fields or interactions to MSSM, enabling the μ parameter to emerge naturally at appropriate scales. Many models expand this symmetry by adding a new gauge symmetry to the electroweak symmetry. One such model involves adding an additional U(1)′ symmetry to the existing gauge group of MSSM. This is achieved by introducing a scalar singlet field responsible for the breaking of the U(1)′ symmetry and a neutral gauge boson corresponding to the U(1)′ symmetry. The Minimal U(1)′ model provides an elegant mechanism to solve the μ-problem. In this model, the vacuum expectation value of the singlet field dynamically generates the μ-term in MSSM and serves as the source of the mass for the Z′ boson. The secluded U(1)′ Model includes multiple singlet fields to alleviate the tension between having the μ-term naturally at the electroweak scale and producing a sufficiently heavy Z′ boson. In this study, the secluded U(1)′ Model is examined within the framework of current experimental data.