[論文レビュー] Natural NMSSM with a Light Pseudoscalar Higgs and Singlino LSP

C. T. Potter|arXiv (Cornell University)|May 20, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 36被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、自然性および異常（例：異常なミュオン磁気モーメント）を動機として、軽いパラスカリ Higgs およびシングレオン LSP を持つ自然な次に最小の超対称モデル（NMSSM）を提案する。直接的な超対称性の信号が観測されていないにもかかわらず、実験的制約を満たす2つの妥当なベンチマーク点を同定した。

ABSTRACT

Motivated by the theoretical µ-term problem of the Minimal Supersymmetric Model (MSSM), the Next-to MSSM (NMSSM) can account for experimental measurements at odds with the SM like the anomalous muon magnetic moment and the dark matter relic density. Natural SUSY, motivated by naturalness considerations, exhibits a characteristic phenomenology with light Higgsinos, stops and gluinos. We describe a scan in NMSSM parameter space motivated by Natural SUSY and identify two points which survive experimental constraints, each containing a light pseudoscalar Higgs boson and a singlino lightest SUSY particle (LSP). We then discuss how these two scenarios are not presently excluded by the LHC.

研究の動機と目的

• MSSM の µ-項問題を解決するため、シングレット ヒッグス フィールドを導入する NMSSM に拡張すること。
• 観測された異常なミュオン磁気モーメントと測定されたダークマターの残存密度を、超対称モデルと整合させる。
• 軽いヒッグスノス、ストップ、グルーシノを焦点にした NMSSM における自然な超対称性の素粒子物理学的現象を探る。
• 現在の実験的制約を満たす、軽いパラスカリ Higgs ボソンとシングレオンを LSP とする NMSSM パラメータ点を同定すること。
• 直接的な超対称性の信号が観測されていないにもかかわらず、LHC におけるこれらのシナリオの妥当性を評価すること。

提案手法

• 自然性の制約（特に軽いヒッグスノス、ストップ、グルーシノの質量）を満たす NMSSM パラメータ空間のスキャンを実施する。
• ミュオン g-2、ダークマターの残存密度、LHC ヒッグス信号強度といった理論的および実験的制約を組み込む。
• 軽いパラスカリ Higgs ボソン（A）と、最も軽い超対称粒子（LSP）としてのシングレオンを焦点にしたシナリオに注目する。
• 数値シミュレーションを用いて、ベンチマーク点が直接的および間接的ダークマター検出限界とどの程度整合するかを評価する。
• 特にモノジェットおよび欠落エネルギー最終状態におけるこれらのシナリオの LHC での探査可能性を評価する。
• 選択されたパラメータ点における電弱真空の安定性と、微調整の不在を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 軽いパラスカリ Higgs ボソンとシングレオン LSP を持つ NMSSM は、異常なミュオン磁気モーメントと観測されたダークマターの残存密度を同時に説明できるか？
• RQ2 自然な超対称性に起因する NMSSM パラメータ点は、現在の LHC の制約を満たし続けることができるか？
• RQ3 このようなモデルの物性的シグネチャは、モノジェットおよび欠落エネルギー探索において、MSSM とどのように異なるか？
• RQ4 シングレオンは、直接検出限界と整合しつつ、どのようにしてダークマターの残存密度を安定化させるか？
• RQ5 軽いパラスカリ Higgs ボソンが存在するにもかかわらず、これらのシナリオは現在の LHC 探査を回避できるか？

主な発見

• 自然性、異常なミュオン磁気モーメント、ダークマターの残存密度を満たす NMSSM パラメータ空間内に2つの妥当なベンチマーク点が同定された。
• 両ベンチマーク点とも、100 GeV 未満の質量を持つ軽いパラスカリ Higgs ボソンと、シングレオン LSP を有しており、自然な超対称性の期待と整合的である。
• モデルは LHC の制約、特にヒッグス信号強度測定および欠落エネルギー探索において一貫性を示している。
• LHC での直接的な超対称性の信号が観測されていないにもかかわらず、これらのシナリオは、結合定数の抑制とシングレオンの弱い相互作用性のため、現在のところ除外されていない。
• 軽いパラスカリ Higgs ボソンは、標準模型との長年の不一致を解消するのに顕著な寄与をしている。
• シングレオン LSP は、宇宙論的観測と整合する残存密度を持つ安定なダークマター候補を提供している。