[論文レビュー] A 125 GeV SM-like Higgs in the MSSM and the rate

Marcela Carena, Stefania Gori+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 61

ひとこと要約

この論文は、125 GeVの標準模型に類似したヒッグス粒子が、標準模型（SM）と比較して光子の二重崩壊率が増加する最小超対称標準模型（MSSM）においてどのように実現可能かを調査する。重いストップが典型的に二光子崩壊率を抑制するのを補うために、軽い第3世代軽レプトンの大きな混合が、大きなtanβおよびある程度のヒッグスイノ質量パラメータの下で自然に生じることを示しており、これはLHCで観測されたヒッグス信号の説明に有効である。

ABSTRACT

We consider the possibility of a Standard Model (SM)-like Higgs in the context of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), with a mass of about 125 GeV and with a production times decay rate into two photons which is similar or somewhat larger than the SM one. The relatively large value of the SM-like Higgs mass demands stops in the several hundred GeV mass range with somewhat large mixing, or a large hierarchy between the two stop masses in the case that one of the two stops is light. We nd that, in general, if the heaviest stop mass is smaller than a few TeV, the rate of gluon fusion production of Higgs bosons decaying into two photons tends to be somewhat suppressed with respect to the SM one in this region of parameters. However, we show that an enhancement of the photon decay rate may be obtained for light third generation sleptons with large mixing, which can be naturally obtained for large values of tan and sizable values of the Higgsino mass parameter.

研究の動機と目的

• 125 GeVの標準模型に類似したヒッグス粒子が、MSSMにおいて二光子崩壊率がSMの予測と同等またはそれ以上である条件を理解すること。
• 通常の重いストップによる抑制を受ける中で、グルーオン融合によるヒッグス生成と二光子への崩壊が増強されるMSSMのパラメータ領域を同定すること。
• 第3世代の軽レプトンの質量と混合が、ヒッグスの光子への崩壊率に与える影響を調査すること。
• 大きなtanβとある程度のヒッグスイノ質量パラメータが、必要な軽レプトンの混合を自然に生じさせ得るかどうかを特定すること。

提案手法

• ヒッグス粒子の光子への結合に対するループ補正に焦点を当てたMSSMヒッグス系の解析的および数値的分析。
• グルーオン融合チャンネルにおけるヒッグス生成および崩壊振幅に、ストップおよびスフェルミオンの寄与を組み込む。
• トップクォーク、ストップ、および第3世代の軽レプトンの寄与を含めた有効なヒッグス光子結合の評価。
• 複素質量仕様および再生群法を用いて、大きな混合パラメータを持つMSSMにおけるループ補正を扱う。
• ストップ質量、混合角、tanβ、ヒッグスイノ質量パラメータのパラメータースキャンを行い、二光子率が増強される領域を同定する。
• 計算された二光子率をSMの予測と比較し、モデルの妥当性と逸脱度を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおける125 GeVの標準模型に類似したヒッグス粒子が、SMの予測と同等またはそれ以上の二光子崩壊率を達成できるか？
• RQ2 大きな混合を持つ第3世代の軽レプトンが、ヒッグスの二光子への崩壊率をどのように増強するか？
• RQ3 ストップ質量および混合が、MSSMにおける二光子率の抑制にどのように影響するか？
• RQ4 大きなtanβおよびヒッグスイノ質量パラメータのどの条件下で、大きな軽レプトン混合が自然に達成可能か？
• RQ5 MSSMにおいて重いストップスペクトルと増強された二光子信号を両立できるか？

主な発見

• 125 GeVの標準模型に類似したヒッグス粒子は、通常、特に最も重いストップが数TeV未満の場合、重いストップの影響により二光子崩壊率が抑制される。
• 第3世代の軽レプトンにおける大きな混合が、二光子崩壊率を顕著に増強し、ストップのループによる抑制を相殺する。
• このような大きな軽レプトン混合は、大きなtanβおよびある程度のヒッグスイノ質量パラメータの下で自然に実現される。
• 二光子率の増強は、軽レプトンとヒッグス粒子を含むループ図における構成的干渉に起因する。
• 第3世代の軽レプトン系が大きな混合で調整されていれば、ストップ質量が数100 GeVの範囲にあってもモデルは妥当性を保つ。
• 極めて重いストップや微調整の必要なパラメータを必要とせず、観測された二光子ヒッグス信号率をMSSMで説明可能である。