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 & SUSY 3、GUT & SUSY What is and why SUSY ? SUSY models 2、Fine-tuning & SUSY 3、GUT & SUSY 4、Dark Matter & SUSY 5、Collider Search for SUSY 6、Outlook

1、Introduction 1.1 What is and why SUSY ? SUSY |B |F

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 大统一 暗物质 宇宙暴涨 精细调节 Electroweak Baryogenesis Affleck-Dine

1.2 SUSY Models R-conserving SUSY Models · · · · MSSM CMSSM (mSUGRA, GMSB, AMSB) Split-SUSY NMSSM · · · · R-violating SUSY Models

MSSM CMSSM (mSUGRA)

mSUGRA

不同的CMSSM

Fine-tuning 大统一(GUT) 暗物质(DM) MSSM (CMSSM) Split-SUSY h < 130 GeV sparticles < TeV (CMSSM) Fine-tuning 大统一(GUT) h < 150 GeV gauginos/higgsinos < TeV 暗物质(DM) Split-SUSY other sparticles：superheavy

MSSM NMSSM CMSSM -problem little hierarchy SUSY-conserving part: contains no dimensionful parameter contains dimensionful parameters (TeV) SUSY-breaking part: trigger EWSB (<TeV) generate -term (<TeV)

2. Fine-tuning & SUSY 1019 GeV 1015 GeV 大统一 1 TeV 新物理？ 100 GeV 标准模型

100 GeV 裸量（非物理） 2 /52

In SUSY: 2 抵销掉了 留下了 How heavy ? Depends on

3. GUT & SUSY not sensitive to sfermions light gauginos/higgsino (??) SM

可以很重 sfermions 大统一 gauginos/higgsino 必须轻! 但也不一定轻到 < TeV

4. Dark Matter & SUSY 标准模型

暗物质 Mass: weak-scale Interaction: weak-scale WIMP

哪个超对称粒子是暗物质 ? SuperWIMP WIMP 都可能

暗物质: neutralino mSUGRA Split-SUSY

可能很重 sfermions 暗物质 gauginos/higgsino 必须轻 ! （ < TeV）

5、SUSY Search at Colliders LEP (I, II) Tevatron I closed Tevatron II on-going LHC up-coming ILC imagining

LHC ILC

LHC ILC 沙漠淘金！ 1粒金子/100亿粒沙子

LHC上发现 ILC上精确测量

LHC上 超对称的典型信号

LHC

squarks sfermions sleptons gauginos gluino higgsinos charginos LHC能发现那些超对称粒子？ h, H 黑格斯 A H squarks sfermions sleptons 超粒子 gauginos higgsinos gluino charginos neutralinos

LHC 黑格斯 h, H A H 只能发现 LEP II excluded Depends on good detection capabilities for b’s and tau’s h, H A 只能发现 Gold -plated signal H LEP II excluded

mSUGRA@LHC (考虑到暗物质限制）

LHC 黑格斯 超粒子 SM  低能 SUSY   ??     ?? Split-SUSY 黑格斯 超粒子 h H, A, H　　 sfermions gaugino/Higgsino SM  低能 SUSY   ??     ?? Split-SUSY

6、Outlook 超对称是物理吗? LHC上发现？ ??? SUSY

E. Witten 2002, Beijing

低能 SUSY LHC ILC 如果我们的思路是对的, 将迎来高能物理的盛世！ 发现 初步测量参数 预言暗物质密度 精确预言暗物质密度 精确

谢谢！ 周末愉快！