Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
İlk ortaya atıldığından bu yana deneylerle büyük ölçüde doğrulanan parçacıkların Standart Modeli (SM), başarısını, 2012 yılında Higgs bozonunun da gözlenmesiyle (Aad vd., 2012; Chatrchyan vd., 2012) daha da perçinlemiştir. Ancak tüm başarılarına rağmen SM, Higgs bozonu kütlesine gelen sonsuz katkılar sebebiyle ortaya çıkan hiyerarşi probleminden dolayı ancak belirli enerji skalalarına kadar geçerli olabilecek efektif bir teori olarak ele alınır. Bu seviyelerden daha yüksek enerjilerde gerçekleşebilecek parçacık olaylarını açıklayabilmek için Standart Model Ötesi (SMÖ) modeller yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Başta hiyerarşi problemi olmak üzere SM'in çeşitli problemlerinin olası çözümleri ve cevapsız bıraktığı sorulara yanıtların aranması, SMÖ parçacık fenomenolojisi çalışmalarının ana damarını oluşturmaktadır. Higgs bozonu kütlesine gelen sonsuz katkıları ortadan kaldırarak hiyerarşi problemine bir çözüm sunan süpersimetrik modeller öne çıkan SMÖ modeller arasında yer almaktadır. Süpersimetri basitçe bozonları fermiyonlara ve fermiyonları da bozonlara dönüştüren bir dönüşüm olarak tanımlanabilir. Bu nedenle süpersimetri dönüşümleri altında simetrik olan modellerin eşit sayıda bozonik ve fermiyonik serbestlik derecesine sahip olması gerekir. Bu prensibe bağlı olarak SM fermiyonlarına uygun sayıda skaler bozonların, Higgs alanına uygun sayıda fermiyonik alanların ve benzer şekilde vektör bozonlarına da fermiyon alanların eşleştirilmesiyle SM'in minimal süpersimetrik versiyonu (MSSM) oluşturulabilir. Bu özelliğiyle süpersimetrik modellerde Higgs bozonu kütlesine fermiyonlardan gelen sonsuz katkılar, bozonlardan ters işaretli olarak gelen sonsuz katkılarla birbirlerini sıfırlar (Martin, 1998). Sadece fermiyonik ve bozonik serbestlik derecelerinin birbirine eşitlenmesiyle elde edilen MSSM, evrenin en kararlı yapısına sahip olan protonun hızlı bir şekilde bozunmasına sebep olduğundan, R-parite denen korunumlu bir simetriye ihtiyaç duyar. R-parite altında SM parçacıkları +1 yüke sahipken, onların süpersimetrik eşlenikleri -1 yüke sahiptir. R-parite korunumu, bu nedenle, en hafif süpersimetrik parçacığın (LSP) kararlı olmasını gerektirir. Bu koşul proton bozunmasını engellediği gibi, LSP'nin uygun özelliklere sahip olması durumunda iyi bir karanlık madde (KM) adayı olmasını da beraberinde getirir. Nötralinolar (elektrik yükü bulunmayan süpersimetrik fermiyonlar) ve gravitino (graviton parçacığının süpersimetrik eşleniği) gibi parçacıklar yaygın olarak çalışılan KM adaylarıdır. Burada bahsedilmesi gereken önemli bir husus, süpersimetrik modellerin Lagranjiyen'ini oluşturmak için elde edilen süper potansiyel, holomorfi koşulu nedeniyle, bir skaler alanın aynı anda hem kendisine hem de onun kompleks eşleniğine bağlı olamamasıdır. Bu nedenle tek bir Higgs alanı, bütün fermiyonlara kütle kazandırmak için yeterli değildir ve ikinci bir Higgs alanına daha ihtiyaç duyulur. Buna göre up, charm ve top kuarklar ile onların süper eşlenikleri Hu ile gösterilen bir Higgs alanıyla etkileşirken geri kalan kuarklar, leptonlar ve onların süper eşlenikleri Hd ile gösterilen ikinci bir Higgs alanıyla etkileşmeye izinlidir. SM'in ortaya attığı elektrozayıf simetri kırılması, fermiyonların kütle kazanması gibi pek çok olgu MSSM içinde iki Higgs alanı bulunduran skaler potansiyel ile elde edilebilir. Ancak, süpersimetrinin kırılmadığı durumlarda vakum enerjisinin tam olarak sıfır olması gerektiğinden, elektrozayıf simetrinin kırılabilmesi için süpersimetrinin kırılmış olması gerekir. Süpersimetrinin nasıl kırılmış olacağı tam olarak bilinmemekle birlikte, başka bir sektörde kırıldığı ve bu kırılmanın gözlenen parçacıkların bulunduğu sektöre kütleçekim etkileriyle (gravitasyon iletimli süpersimetri kırılması) ya da ayar etkileşimleriyle (ayar iletimli süpersimetri kırılması-GMSB) taşındığı kabul edilebilir. Ayar iletimli süpersimetri kırılması (Buican vd., 2009; Dine ve Nelson, 1993; Giudice ve Rattazzi, 1999; Meade vd., 2009) başlarda çok ilgi çekmiş olsa da, özellikle Higgs bozonuna ait deneysel verilerle uyumlu olabilmesi için süpersimetrik parçacıkların, günümüz deneylerinin erişebileceğinden çok daha fazla ağır olmasını gerektirdiğinden (Ajaib vd., 2012; Gogoladze vd., 2015a), bu ilgiyi kaybetmiştir. Ancak, söz konusu süpersimetrik eşleniklerin oldukça ağır olması minimal olarak kurulan GMSB modelleri için geçerlidir. Bu modellerde, süpersimetri kırılmasını taşıyan mesajcı alanlar SU(5) ya da SO(10) grupları altında dönüşseler de, SM'in ayar grubu altında dönüşmeyen SM teklisi (singlet) alanlardır. Minimal olmayan modellerde ise bazı süpersimetrik parçacıklar günümüz deneylerinde test edilmeye yetecek kadar hafif olabilirler. Bunların arasında, süpersimetri kırılımının, SM ayar grubunun adjoint gösterimine ait olan ve SM teklisi olmayan mesajcılarla taşındığı modeller sayılabilir. Önerilen proje konusu, minimal olmayan GMSB modellerde mesajcıların SM ayar grubunun adjoint gösteriminde bulunan alanlardan oluşan GMSB-ADJ olarak kısaltabileceğimiz modellerin fenomenolojik olarak analiz edilmesi üzerinedir. Bu modeller üzerine yapılan çalışmalar az sayıda olsa da, özellikle elektrozayıf etkileşime giren parçacıkların hafif olabilmesi, günümüz deneylerinde test edilebilecek olması açısından da ilgi çekicidir (Gogoladze vd., 2016). Hafif olabilen sleptonlar (leptonların süpersimetrik eşlenikleri), ayarinolar (ayar bozonların süpersimetrik eşlenikleri) ve Higgsinolar (Higgs bozonlarının süpersimetrik eşlenikleri) müon anomal manyetik momenti (müon g-2) gibi deneysel olarak test edilebilen ve SM'in tam olarak açıklayamadığı gözlemlere de katkıda bulunarak deneysel verilerle uyumlu sonuçlar verebilirler (Gogoladze ve Un, 2017). Ancak literatürde bulunan çalışmalar, SM ayar grubunun adjoint gösteriminin eksik olarak ele alındığı (U(1)Y hiperyük etkileşimlerine giren mesajcı alanın olmadığı) durumları ele almaktadır. Bu durumda, skuarklar (kuarkların süper eşlenikleri) ile sleptonlar farklı mesajcı alanlardan kütle kazandıkları için bir sektörün ağır olması diğerinin de ağır olmasını gerektirmez (Bhattacharyya vd., 2015). Ancak bu modeller ayar anomalilerine sahip olmalarının yanı sıra, özellikle sağ elli leptonların süper eşlenikleri kütle kazanamadığından, kütle karesi negatif olan takyonik parçacıkların ortaya çıkmasına neden olurlar. Özellikle takyonik parçacık problemini çözmek için başka mekanizmalar da eklenmesi gerekeceğinden bu modeller görünenden daha karmaşık hale gelirler (Gogoladze ve Un, 2017). Söz konusu problemler, U(1)Y hiperyük etkileşimlerine giren mesajcı alanın da modele eklenmesiyle ortadan kalkar. Eklenen yeni mesajcı alanın katkılarının yanı sıra, çalışmalarda göz önüne alınmayan bir başka katkı ise, skaler süpersimetrik alanların süpersimetrinin holomorfi koşulu nedeniyle izin vermediği diğer Higgs alanıyla etkileştiği - holomorfik olmayan - terimlerden gelen katkılardır. Süpersimetrinin katı bir şekilde yasakladığı bu terimler, süpersimetri kırılımı sırasında ortaya çıkabilirler (Jack ve Jones, 1999, 2000). Süpersimetrinin kırılmasından sonra holomorfik terimler yasaklı olmamasına rağmen literatürde yer alan çalışmaların çok büyük bir kısmında bu terimler ele alınmamıştır. Ancak son çalışmalarda, bu terimlerden gelebilecek katkıların hesaba katılmasıyla süpersimetrik modellerin daha basit yapılara sahip olabileceği gösterilmiş (Un, 2024) ve hatta deneylerle dışlanmış olduğu tespit edilen bazı çözümlerin deneylerle uyumlu sonuçlar verebileceği (Ün ve diğerleri., 2015) gösterilmiştir. Proje önerisi kapsamında yapılacak çalışmalarda adjoint mesajcıların olduğu GMSB modellerde holomorfik olmayan terimlerden gelen katkılar da göz önüne alınarak; karanlık madde, müon g-2 ve Higgs bozonu kütlesi gibi deneysel olarak ölçülebilir öngörülerin hesaplanması planlanmaktadır. Literatürde holomorfik olmayan katkıların ele alındığı çok az çalışma bulunmakla birlikte, son çalışmalarda detaylı bir şekilde ele alınmaya başlamıştır (Rehman ve Heinemeyer, 2023). Elde edilen sonuçlarla, bu katkılara dair literatürdeki eksikliğin tamamlanmasına katkıda bulunulması amaçlanmaktadır. Mevcut çalışmalar arasında holomorfik olmayan katkıların GMSB modellerde ele alındığı (bilgimiz dahilinde) sadece bir yayın bulunmaktadır (Chattopadhyay ve diğerleri., 2018). Bu alandaki çalışmaların azlığı yanında, holomorfik olmayan katkıların son yıllarda ilgi çekici hale gelmesi açısından da önerilen proje konusunun güncel olduğu düşünülmektedir.