125 GeV希格斯及其Diphoton信号在不同的超对称性理论模型:一个迷你回顾

文摘

在本文中,我们简要地回顾我们的最近的研究在125 GeV希格斯及其diphoton信号速率在不同的低能超对称模型,即最小超对称标准模型(MSSM) next-to-minimal超对称标准模型(NMSSM),近最小超对称标准模型(NMSSM)和约束MSSM。我们的结论如下(我)允许参数空间SM-like希格斯玻色子可以很容易地125 GeV MSSM, NMSSM, NMSSM,而约束MSSM很难实现;(2)nMSSM diphoton希格斯信号速率和约束MSSM抑制相对于SM的预测,而信号速率可以增强MSSM nMSSM;(3)NMSSM可能允许一个更轻比MSSM squark顶部,可以因此改善调整的问题。

1。介绍

考虑到希格斯玻色子的重要作用在粒子物理学里,寻找它的一个主要任务正在运行的大型强子对撞机(LHC)。最近,ATLAS和CMS合作报道一些证据125 GeV[附近的光希格斯玻色子1- - - - - -12]diphoton信号率略高于SM预测(13]。

众所周知,在SM以外的新的物理模型预测一些希格斯玻色子,其中SM-like 125 GeV[附近的一个可能14- - - - - -43]。最近,在我们的研究42,43我们检查SM-like希格斯玻色子的质量在几个超对称(苏西)模型包括最小超对称标准模型(MSSM) [44- - - - - -47),next-to-minimal超对称标准模型(NMSSM) [48- - - - - -61年受限MSSM[和],62年- - - - - -68年]。在树的层面上,这些超对称性理论模型是很难预测125 GeV附近的希格斯玻色子,和相当大的辐射校正,主要来自顶部和top-squark循环,是必要的,以提高希格斯玻色子的质量(69年- - - - - -72年]。由于这些超对称性理论模型的不同属性,希格斯玻色子的质量循环贡献给一个125 GeV希格斯玻色子是不同的。因此,不同的模型有不同的下界top-squark质量上与微调相关问题73年- - - - - -75年]。另一方面,自从di-photon希格斯粒子信号光希格斯玻色子的最有前途的探索频道在大型强子对撞机76年- - - - - -80年),在我们最近的研究(81年]我们表现的比较研究di-photon希格斯粒子信号在不同的超对称性理论模型,即MSSM, NMSSM,近最小超对称标准模型(NMSSM) [82年- - - - - -90年]。在这个报告中我们简要回顾这些研究在125 GeV希格斯玻色子和di-photon信号率在不同的超对称性理论模型。

本文组织如下。在下一节中,我们简要介绍了希格斯粒子部门和di-photon希格斯粒子信号在这些超对称性理论模型。那么我们现在的数值结果和讨论部分3。最后,给出了结论部分4。

2。希格斯部门和Di-Photon信号率超对称性理论模型

2.1。希格斯部门在超对称性理论模型

不同的SM,希格斯粒子部门在超对称模型通常是由添加扩展希格斯紧身衣和/或汗衫。最经济的实现是MSSM,包括两个希格斯紧身上衣和。为了解决靠小MSSM层次问题,MSSM的单线态扩展,比如NMSSM [48- - - - - -51]和nMSSM [82年- - - - - -90年],一直深入研究[91年]。这些模型之间的差异来自于他们的过电压和相应的soft-breaking条件,给出的 在哪里是MSSM过电压不项,和是无量纲参数,,是soft-breaking参数。注意,在NMSSM和NMSSM术语是取代单线态希格斯场开发VEV。NMSSM和NMSSM之间的差异反映了上学期的过电压,立方单线态的术语NMSSM是蝌蚪取代了术语nMSSM。这个替代过电压使nMSSM没有离散对称,从而自由的畴壁nMSSM遭受的问题。实际上,由于蝌蚪不引起任何交互,nMSSM nMSSM的是一样的吗,除了希格斯的最小化条件潜力和树层次希格斯粒子质量矩阵。

过电压和soft-breaking条款给上面,一个可以得到这些苏西的希格斯粒子势模型,然后可以推导出希格斯粒子质量矩阵和态下。最低的潜力,希格斯场,被扩展为 与174 GeV。通过统一的旋转质量态下可以给出的 在哪里是物理CP-even希格斯玻色子(CP-odd希格斯玻色子,是带电的希格斯玻色子,戈德斯坦玻色子被吗和。由于缺乏单线态字段,MSSM只有两个CP-even希格斯玻色子和一个CP-odd希格斯玻色子,以及一双希格斯玻色子。

在树级别,希格斯粒子质量在MSSM传统参数化的CP-odd希格斯玻色子的质量(),和循环修正通常来自和停止循环由于其大汤川耦合。对于小型阻止群众之间的分裂,一个近似公式最轻的希格斯玻色子的质量是由(92年] 在哪里和。大的公式体现或推高希格斯玻色子的质量是必要的。和希格斯玻色子的质量可以达到最大的时候对于给定(即。,the so-called场景)。请注意,最轻的希格斯玻色子是SM-like希格斯玻色子(最大耦合矢量玻色子)在大多数MSSM参数空间。

MSSM不同情况下,希格斯部门NMSSM取决于以下六个参数: 和希格斯部门nMSSM输入参数 由于耦合过电压,树层次希格斯玻色子的质量NMSSM和NMSSM额外贡献 为了提高树层次希格斯玻色子的质量,必须尽可能大,要小。下面的要求没有兰道奇点肠道规模意味着在疲软的规模,和上限在疲软的强烈依赖成长和提高(93年]。然而,这仍然可以导致一个更大的树层次MSSM希格斯玻色子的质量比。因此,辐射修正NMSSM和NMSSM可能会减少,这可能会引起光squark和改善微调问题[94年,95年]。

在NMSSM NMSSM,由于双重希格斯场之间的混合和单线态希格斯场,SM-like希格斯玻色子可能是最轻的希格斯玻色子CP-even或者next-to-lightest CP-even希格斯玻色子,这对应于所谓的下拉或俯卧撑案件(42),分别。尽管SM-like希格斯玻色子的质量nMSSM nMSSM非常相似,希格斯粒子信号是完全不同的。这是因为在nMSSM中性伴子部门的特殊性,轻子的地方作为最轻的超对称粒子(LSP)充当了暗物质的候选者,和它的质量的96年] 这个表达式意味着必须比呢GeV(perturbativity绑定)(从下界chargino质量)。和必须通过交换共振光湮灭CP-odd希格斯玻色子得到正确的遗物密度。对于这样一个轻渺,周围的希格斯玻色子SM-like 125 GeV会衰减主要成光中性伴子或其他希格斯玻色子(89年,90年]。

2.2。Diphoton希格斯信号

考虑di-photon信号至关重要,125 GeV附近寻找希格斯玻色子,它是必要的估计信号速率,我们定义标准化的生产速度 在哪里和希格斯粒子的耦合是胶子和光子超对称性理论对SM值,分别。在苏西,耦合主要来自循环由第三代夸克,夸克,虽然耦合循环由w玻色子的额外贡献,希格斯玻色子,charginos,第三代轻子和对称。他们的衰变宽度是由(47] 与, 在哪里和分别sfermion和chargino的质量。在极限情况下的渐近行为是由 人们很容易学习的w玻色子的贡献是目前占主导地位,然而,对于大型混合的光stau或夸克,耦合可以增强,而轻夸克与大型混合可以抑制耦合。因此,光stau大型混合可能提高di-photon信号率(92年),而轻夸克与大型混合di-photon信号率几乎没有影响。

3所示。数值结果和讨论

在我们工作的希格斯玻色子的质量计算由包NMSSMTools [97年,98年),其中包括主导一个循环和对数双回线修正。考虑到大型强子对撞机希格斯暗示,我们关注的是希格斯玻色子的质量123 GeV至127吉电子伏特能量,此外,我们认为以下约束:(1)非标准的约束从大型强子对撞机实验希格斯玻色子,(2)从地蜡的约束,Tevatron希格斯玻色子的质量和sparticles以及中性伴子产品,(3)从B-physics间接约束(如最新的实验结果)和等电弱精度可见,,,或它们的组合(99年,One hundred.),(4)μ介子的约束:(101年]。我们需要超对称性理论来解释这种差异的水平,(5)WMAP遗物的暗物质约束密度(0.10530.1193)(102年)和直接检测排除限制从XENON100实验(散射截面中一段)[103年]。

注意,最上面的约束在包NMSSMTools编码。

自然超对称性特征通常是通过一个小超势参数和第三代夸克质量TeV [104年]。因此,我们只考虑的情况 的情况NMSSM, NMSSM的财产的情况类似于MSSM [42]。为了区分MSSM和NMSSM之间的特性,我们只考虑的情况NMSSM。我们扫描的参数空间MSSM NMSSM在上述实验约束和研究样本的希格斯玻色子的属性的约束。

在图1我们显示MSSM和NMSSM(幸存的样本0.53),显示轻top-squark质量之间的关系和比例与。从图我们可以看到,一个温和的光线,大是必要的,以满足GeV,为大,这一比率减少。MSSM,1.61伏特的电压;也就是说,nomixing场景()无法生存,top-squark质量通常是大于300 GeV。这意味着一个大top-squark质量或near-maximal停止混合是必要的,以满足125 GeV附近的希格斯粒子的质量。然而,NMSSM情况有很大的不同,也可以生存,和轻top-squark质量可以轻如100 GeV,可能缓解微调问题,使NMSSM看起来更自然。的光,通常是大于对应于一个大型之间的分裂和,图2显示。

由于清洁背景,di-photon信号是至关重要的125 GeV附近寻找希格斯玻色子。作为讨论的部分2,信号速率相关的耦合和和总宽度SM-like希格斯玻色子。两个耦合和从squark循环影响的贡献,特别是光top-squark循环,所以在图吗3我们给轻top-squark质量之间的关系和耦合和,分别。图中显示,光可能抑制耦合明显,尤其是在NMSSM,光耦合squark几乎没有影响因为有额外的贡献,(2.10)和显示。分析的部分2,光stau可能提高耦合,所以在图4我们之间的关系和耦合MSSM。图清楚地表明,耦合可以提高到1.25GeV。图4也体现的增强耦合对应于大,从而导致大的混合。这些结果完全验证一节中讨论2。

自是主要的衰变模式的光希格斯玻色子的总宽度SM-like希格斯玻色子可能影响有效耦合所讨论的一样,在81年]。影响下的组合di-photon希格斯信号率可能会增强或抑制,如图5,也表现为信号率大于1,有效MSSM耦合增强一点,虽然NMSSM显著抑制。因此,我们可以得出结论,在信号增强率的原因是MSSM和NMSSM之间的截然不同。MSSM增强的信号主要是由于改进的耦合,而在NMSSM主要由于抑制的影响耦合。

由于单线态的存在领域NMSSM,紧身上衣组件SM-like希格斯玻色子MSSM可能不同的情况下,这将影响耦合和相应的影响的总宽度。树层次,。在图6我们的依赖性信号速率在。显然,对于信号率大于1,通常是非常小的,大的抑制减少耦合。图还显示了俯卧撑的情况下更有效提高信号比下拉。这是因为俯卧撑的情况下更容易实现单线态之间的大型混合场和偶极子场42]。

在NMSSM, NMSSM还可以容纳125 GeV SM-like希格斯(81年]。然而,由于最轻渺的要旨在nMSSM [96年),SM-like希格斯粒子的衰变模式的情况非常不同于MSSM NMSSM。作为讨论的部分2,可能主要在在参数空间的主要部分nMSSM [81年,105年),导致严重的抑制di-photon希格斯粒子的信号。尽管希格斯色子的质量可以很容易达到125 GeV di-photon信号不符合大型强子对撞机实验。因此,大型强子对撞机实验nMSSM可能被排除在外。

我们也认为是SM-like希格斯玻色子的质量及其在受限MSSM di-photon信号(包括CMSSM和NUHM2)在不同实验的限制,特别是限制。因为,所以它可以提供一个相当强大的约束与大型苏西。考虑到大型的计算理论的不确定性,我们使用不仅LHCb数据,但也比纯粹的轻子衰变定义为两倍与。幸存的参数空间绘制在图7CMSSM和图8NUHM2。这表明CMSSM和NUHM2很难实现125 GeV SM-like希格斯玻色子,也di-photon希格斯粒子信号抑制相对于SM预测由于增强耦合。因此,限制MSSM LHC实验也可能被排除在外。

4所示。结论

在这个工作我们简要回顾最近的研究在125 GeV希格斯粒子及其di-photon MSSM信号速率,NMSSM, NMSSM, MSSM约束。在当前实验的限制,我们发现:(i) SM-like希格斯可以很容易达到125 GeV MSSM, NMSSM, NMSSM,虽然很难满足约束MSSM;(2)NMSSM可能预测轻顶比MSSM squark,甚至轻如100 GeV,可改善微调问题;(3)di-photon希格斯信号抑制nMSSM和约束MSSM,但是,在一个小小的角落里的参数空间MSSM nMSSM,它可以增强。

承认

支持的工作是创业的基础医生no.11108合同下的河南师范大学。

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