[論文レビュー] Higgs masses and couplings in the NMSSM

Ulrich Ellwanger, C. Hugonie|ArXiv.org|Jun 19, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、支配的2ループ補正を含めたNMSSMにおける最も軽量および2番目に軽量なCP偶性ヒッグスボソンの質量の上限を導出する。結合定数R > 1/2（強い結合）のヒッグスボソンは、133.5 GeV未塔の軽いヒッグス（R < 1/2）が除外されれば、190 GeVまでの質量を持つことができ、LEPおよびテバトロンの探索結果を組み合わせることでNMSSMのパラメータ空間を完全にカバー可能である。

ABSTRACT

We give the upper bounds on the masses of the lightest and second lightest CP even Higgs bosons in the NMSSM, the MSSM extended by a gauge singlet. The dominant two loop corrections are included. Since the coupling R of the lightest Higgs scalar to gauge bosons can be small, we study in detail the relation between masses and couplings of both lightest scalars. We present upper bounds on the mass of a 'strongly' coupled Higgs (R&gt;1/2) as a function of lower experimental limits on the mass of a 'weakly' coupled Higgs (R&lt;1/2). With the help of these results, the whole parameter space of the model can be covered.

研究の動機と目的

• NMSSMにおける最も軽量および2番目に軽量なCP偶性ヒッグスボソンの質量の上限を、支配的2ループ量子補正を含めて決定すること。
• 特に、最も軽量のヒッグスが抑制された結合（R < 1/2）を持つ場合に、ヒッグス結合（R）と質量の相関を分析すること。
• 弱く結合するヒッグスボソンの実験的下限と強く結合するヒッグスボソンの上限を用いて、NMSSMパラメータ空間全体をカバーするフレームワークを提供すること。
• 第二軽量ヒッグスボソンの結合定数に応じた質量上限を導出し、LEPおよびテバトロンでの実験的探索を支援すること。

提案手法

• トップクォークおよびストップクォークのループからの対数的補正を含めた、2ループまでの有効ポテンシャルを計算する。
• 支配的2ループ補正を有効ポテンシャル展開を用いて評価し、hₜ⁴およびhₜ⁶に比例する項に注目し、主要対数の再結合を行う。
• 波動関数の正規化およびヒッグス-トップヤコビアン結合定数の補正を含め、物理的質量と結合定数を適切に関連付ける。
• M_susy ≤ 1 TeVを仮定して、木レベルの関係と放射修正を組み合わせることでヒッグス質量の上限を導出する。
• 弱く結合するヒッグス（R₁ < 1/2）から強く結合するヒッグス（R₂ > 1/2）への制約のマッピングに、関係式R₁ = 1 − R₂を用いる。
• 数値的結果は質量-結合定数図（図3）に示され、固定されたm₁に対してm₂の上限がR₂の関数として示されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最も軽量のヒッグスに制限がある条件下で、第二軽量CP偶性ヒッグスボソンの結合定数が強い（R₂ > 1/2）場合、その最大質量はどの程度か？
• RQ2 2ループ補正は、MSSMと比較してNMSSMにおける最も軽量ヒッグスボソンの質量上限にどのように影響するか？
• RQ3 NMSSMパラメータ空間全体を除外するには、弱く結合するヒッグス（R₁ < 1/2）の実験的下限はどの程度必要か？
• RQ4 ヒッグスボソンがR ≈ 1/2、質量が約133.5 GeVである場合、LEPおよびテバトロンのデータのみでNMSSMの全パラメータ空間を探索可能か？
• RQ5 最も軽量のヒッグスがほぼ見えなくなる（R₁ → 0）場合、第二軽量ヒッグスボソンの最大質量はどの程度か？

主な発見

• 第二軽量CP偶性ヒッグスボソン（m₂）の質量上限は、R₂が0.5に近い場合、133.5 GeV未塔の最も軽量ヒッグス（m₁）が除外されれば、最大190 GeVに達する。
• R₂ → 1（すなわちR₁ → 0）の場合、m₂の上限は標準的な最も軽量ヒッグスの上限に還元され、約133.5 GeVとなる。
• m₂の上限は、m₁ → 0の極限でのみ飽和するが、これはR₁ < 1/2の最も軽量ヒッグスに対して強い実験的制約が必要であることを意味する。
• NMSSMパラメータ空間全体をテストするには、R₁ ≈ 1/2、質量m₁ ≈ 133.5 GeVのヒッグスボソンが除外されている必要がある。
• 現在のLEP IIにおけるR₁ < 1/2のm₁に対する下限から、R₂ ≈ 0.5の場合、m₂の上限は約160 GeVに達する。
• NMSSMを完全に探索するには、30 fb⁻¹の統計的積分光度を持つテバトロンで、1/3 < R < 1の範囲で質量が135 GeV未塔のヒッグスボソンを除外する必要がある。