[論文レビュー] New Light Windows for Sparticle Masses and Higgs Decays in the R Parity Violating MSSM

Linda M. Carpenter, David E. Kaplan+1 more|ArXiv.org|Apr 10, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、R-奇性が破壊される supersymmetry（R-奇性破壊 MSSM）を調査し、特に軽い超対称粒子（stau や中性ゲージノ）が見えない崩壊を示す可能性があることを示している。これにより、ヒッグス粒子がこれらの軽い粒子に崩壊することができ、標準的 LEP 制約の 114.4 GeV というヒッグス粒子質量の下限値が、特定のシナリオでは 95 GeV まで低下する。これは、LHC の探索やヒッグスの物性論に大きな影響を与える、新しい SUSY パラメータ空間の開拓を可能にする。

ABSTRACT

In supersymmetric models with R parity violation, constraints on superpartner masses are significantly weaker than in models which conserve R parity. We find in regions of parameter space where a neutral gaugino or third generation scalar is decoupled from the Z and/or traditional gaugino mass relationships do not hold allow some particles to be light enough to allow them to be the decay products of the Higgs. For example, surprisingly a stau could be lighter than 30 GeV if it decays hadronically. We estimate the Higgs bounds when one of these decays dominates and find allowed Higgs masses well below the current LEP bound on the standard model Higgs. We also survey the rich variety of final states in Higgs production.

研究の動機と目的

• R-奇性破壊が MSSM において軽い超対称粒子の生成を可能にし、それらが見えない崩壊を示す仕組みを調査すること。
• このような崩壊が、標準的 LEP 制約の 114.4 GeV よりも低いヒッグス粒子質量の下限値をもたらす仕組みを評価すること。
• 標準的 LEP や LHC の制約を回避する、運動量の欠損を伴う多ジェット最終状態を有する、実現可能なヒッグス崩壊チャネルを同定すること。
• 加速器での検出可能性を評価し、新しいまたは修正された探索戦略によってこれらの特異なヒッグス崩壊を検出可能かどうかを検討すること。
• ゲージノが分離している場合や第3世代スカラー粒子が存在する場合の、非標準的ヒッグス崩壊の物性論的影響を調査すること。

提案手法

• MSSM のスーパーポテンシャルにおける R-奇性破壊項（LLE、LQD、UDD）を分析し、許容されるカップリングと崩壊モードを特定する。
• フレーバー物理学、陽子崩壊、精密電弱データからの制約を評価し、実現可能なパラメータ空間を同定する。
• 最も軽い超対称粒子（LSP）のペアへのヒッグス崩壊をモデル化し、stau、中性ゲージノ、第3世代スカラーを含む。
• 既存の LEP や LHC の探索制約（例：$WW^*$、$4\tau$、$b\bar{b}$、運動量の欠損）を、複数のジェットと運動量の欠損を伴うヒッグス崩壊チャネルに適用する。
• モンテカルロシミュレーションと断面積推定を用いて検出可能性を評価し、有効なヒッグス質量の下限値を導出する。
• 複数の RPV カップリングによる非対称崩壊を考慮し、対称性を低下させ、標準的探索限界を回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒッグス粒子が標準模型の最終状態ではなく、軽い R-奇性破壊超対称粒子に崩壊する場合、許容されるヒッグス質量の最小値は何か？
• RQ2 運動量の欠損と複数のジェットを伴う多体最終状態は、既存の LEP や LHC ヒッグス探索の感度にどのように影響するか？
• RQ3 R-奇性破壊 MSSM パラメータ空間のどの領域で、ヒッグス粒子が軽い stau やゲージノに崩壊しても、現在の制約によって除外されないか？
• RQ4 複数の RPV カップリングの導入により、崩壊の対称性が破られ、標準的探索シグネチャを回避することで、ヒッグス質量の下限値が 100 GeV 未満に低下する可能性はあるか？
• RQ5 軽い LSP へのヒッグス崩壊から生じる新しいシグネチャは何か？そして、これからの加速器探索でどのように標的化できるか？

主な発見

• 2つの RPV カップリングを同時にオンにした場合、崩壊モードの対称性が低下し、ヒッグス質量の下限値が最大で 95 GeV まで低下する。
• 中性ゲージノやグルーギノ LSP からの 4 ジェット＋2 ニュートリノ崩壊に対しては、$WW^*$ 探索制約により、ヒッグス質量の下限値は約 105 GeV に制限される。
• $WW^*$ 探索による制約は、2 テーア＋2 ニュートリノまたは 2 偽スカラー粒子＋2 ニュートリノへの崩壊に対して、ヒッグス質量の下限値を 104 GeV に制限する。
• ゲージノ LSP からの b+3c+τ+ν や 4q+2ν の最終状態は、現在の探索によって顕著に制約を受けないため、より低いヒッグス質量の下限値が許容される。
• $4\tau$ および $WW^*$ 探索は、角度的および運動量の欠損カットのため、特定の非対称崩壊に対しては効果が薄い。
• ゲージノ媒介崩壊における長寿命 LSP が生成するずれた頂点は、将来的な LHCb や加速器探索で標的とできる特徴的なシグネチャを提供する。