[論文レビュー] Goldstini Give the Higgs a Boost

J. J. Thaler, Zoe Thomas|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 22被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、複数のセクターで超対称性が破れるモデルにおいて、未使用のゴールドスティーナを有する場合、軽い観測セクター超対称粒子（LOSP）が、ヒッグス粒子と未使用のゴールドスティーナに支配的に崩壊する可能性があることを示している。これはヒッグスノの成分がなくても成立し、超エネルギー流の制約を受けない増幅された効果的オペレーターを通じて生じる。特にR対称性が存在する場合、SUSYカスケードにおけるヒッグス粒子の増幅生成が生じる。

ABSTRACT

Supersymmetric collider phenomenology depends crucially on whether the lightest observable-sector supersymmetric particle (LOSP) decays, and if so, what the LOSP decay products are. For instance, in SUSY models where the gravitino is lighter than the LOSP, the LOSP decays to its superpartner and a longitudinal gravitino via supercurrent couplings. In this paper, we show that LOSP decays can be substantially modified when there are multiple sectors that break supersymmetry, where in addition to the gravitino there are light uneaten goldstini. As a particularly striking example, a bino-like LOSP can have a near 100% branching fraction to a higgs boson and an uneaten goldstino, even if the LOSP has negligible higgsino fraction. This occurs because the uneaten goldstino is unconstrained by the supercurrent, allowing additional operators to mediate LOSP decay. These operators can be enhanced in the presence of an R symmetry, leading to copious boosted higgs production in SUSY cascade decays.

研究の動機と目的

• 複数の超対称性破れセクターが軽い観測セクター超対称粒子（LOSP）の崩壊に与える影響を理解すること。
• 未使用のゴールドスティーナが標準的な超エネルギー流の制約を回避してLOSPの新たな崩壊チャネルを媒介できるかどうかを調査すること。
• このような崩壊がSUSY加速器の素粒子物理学的現象に与える影響、特にヒッグス粒子生成の強化について探求すること。
• R対称性がヒッグス＋ゴールドスティーナ最終状態への崩壊分岐比をどのように増幅させるかを特定すること。

提案手法

• 複数のセクターが超対称性を破る多セクター超対称性モデルを分析し、複数のゴールドスティーナ（未使用のものも含む）を生じさせる。
• 未使用のゴールドスティーナは超エネルギー流結合によって制約を受けないため、LOSPの崩壊を媒介する追加の有効オペレーターが可能であると特定する。
• LOSP、ヒッグス粒子、未使用のゴールドスティーナを含む有効場理論オペレーターを構築し、これらは超エネルギー流構造によって抑制されない。
• R対称性をモデルに導入することで、これらの新規オペレーターの結合強度を増幅させ、崩壊分岐比を増加させる。
• 特にビノに類似したLOSPの場合に、ヒッグス＋未使用のゴールドスティーナへの崩壊分岐比を計算する。
• 特にブーストされたヒッグス粒子の生成に関して、SUSYカスケード崩壊への臨床的影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 未使用のゴールドスティーナは、多セクターSUSYモデルにおけるLOSPの顕著な崩壊モードを媒介できるか？
• RQ2 未使用のゴールドスティーナを含む追加のオペレーターが導入された場合、LOSPの崩壊分岐比はどのように変化するか？
• RQ3 R対称性は、LOSP、ヒッグス粒子、未使用のゴールドスティーナの間の結合をどのように増幅させるか？
• RQ4 ヒッグスノ成分が無視できるほど小さいにもかかわらず、ビノに類似したLOSPが支配的にヒッグス粒子と未使用のゴールドスティーナに崩壊できるか？
• RQ5 特にブーストされたヒッグス生成の観点から、このような崩壊の加速器シグネチャは何か？

主な発見

• ヒッグスノ成分がほとんどない状況下でも、ビノに類似したLOSPはヒッグス粒子と未使用のゴールドスティーナへの分岐比がほぼ100％に達する可能性がある。
• この崩壊は、超エネルギー流結合によって制約されない有効オペレーターによって媒介され、未使用のゴールドスティーナの存在によって許容される。
• R対称性が存在する場合、これらのオペレーターは著しく増幅され、大きな分岐比を生じる。
• この崩壊メカニズムにより、SUSYカスケード崩壊において多数のブーストされたヒッグス粒子が生成可能になる。
• 未使用のゴールドスティーナに対して超エネルギー流の抑制がないため、新たな崩壊経路が可能になる。
• このメカニズムにより、複数のSUSY破れセクターを持つ超対称モデルにおいて、ブーストされたヒッグス粒子の新規源が提供される。