Aspects of effective supersymmetric theories

Abstract

This work consists of two parts. In the first part we construct the complete extension of the MinimalSupersymmetric Standard Model by higher dimensional effective operators and then study itsphenomenology. These operators encapsulate the effects on LHC physics of any kind of new degreesof freedom at the multiTeV scale. The effective analysis includes the case where the multiTeV physicsis the supersymmetry breaking sector itself. In that case the appropriate framework is nonlinearsupersymmetry. We choose to realize the nonlinear symmetry by the method of constrainedsuperfields. Beyond the new effective couplings, the analysis suggests an interpretation of the ‘littlehierarchy problem’ as an indication of new physics at multiTeV scale. In the second part we explorethe power of constrained superfields in extended supersymmetry. It is known that in N = 2supersymmetry the gauge kinetic function cannot depend on hypermultiplet scalars. However, it isalso known that the low energy effective action of a D-brane in an N = 2 supersymmetric bulk includesthe DBI action, where the gauge kinetic function does depend on the dilaton. We show how thenonlinearization of the second SUSY (imposed by the presence of the D-brane) opens this possibility,by constructing the global N = 1 linear + 1 nonlinear invariant coupling of a hypermultiplet with agauge multiplet. The constructed theory enjoys interesting features, including a novel super-Higgsmechanism without gravity.

Το έργο αυτό αποτελείται από δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος έχουμε κατασκευάσει την πλήρη επέκτασητου Ελάχιστα Υπερσυμμετρικού Καθιερωμένου Μοντέλου με ενεργούς τελεστές υψηλοτέρωνδιαστάσεων και στη συνέχεια έχουμε μελετήσει τη φαινομενολογία του. Αυτοί οι τελεστέςενσωματώνουν τις επιπτώσεις στη φυσική του LHC κάθε είδους νέων βαθμών ελευθερίας στηνκλίμακα των μερικών TeV. Η ανάλυση περιλαμβάνει την περίπτωση όπου η νέα φυσική σχετίζεται μετο ίδιο το σπάσιμο της υπερσυμμετρίας. Σε αυτήν την περίπτωση το κατάλληλο θεωρητικό πλαίσιοείναι η μη γραμμική υπερσυμμετρία. Επιλέγουμε να περιγράψουμε τη μη γραμμική συμμετρία με τημέθοδο των περιορισμένων υπερπεδίων. Πέρα από τις νέες ενεργές συζεύξεις, η ανάλυσηυποδεικνύει την ερμηνεία του «μικρού προβλήματος της ιεραρχίας», ως ένδειξη νέας φυσικής στηνκλίμακα των μερικών TeV. Στο δεύτερο μέρος διερευνούμε τη δύναμη των περιορισμένων υπερπεδίωνστην επεκταμένη υπερσυμμετρία. Είναι γνωστό ότι στην Ν = 2 υπερσυμμετρία η κινητική συνάρτησηβαθμίδας δεν μπορεί να εξαρτάται από βαθμωτά πεδία της υπερπολλαπλότητας. Ωστόσο, είναι επίσηςγνωστό ότι η ενεργή δράση χαμηλής ενέργειας μιας D-βράνης που βρίσκεται μέσα σε έναν Ν = 2υπερσυμμετρικό όγκο περιλαμβάνει τη δράση DBI, όπου η κινητική συνάρτηση βαθμίδας δενεξαρτάται από το διλατόνιο. Δείχνουμε πως η μη-γραμμικοποίηση της δεύτερης υπερσυμμετρίας (πουεπιβάλλονται από την παρουσία της D-βράνης) ανοίγει τη δυνατότητα αυτή, με την κατασκευή τηςκαθολικής N = 1 γραμμικής + 1 μη γραμμικά αμετάβλητης σύζευξης μιας υπερπολλαπλότητας με μιαπολλαπλότητα βαθμίδας. Η κατασκευασμένη θεωρία απολαμβάνει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά,όπως ένα νέο υπερ-Higgs μηχανισμό χωρίς βαρύτητα.