[論文レビュー] Nonstandard Higgs decays in the E(6)SSM

Jonathan P. Hall, Stephen F. King+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 11被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、例外的超対称標準模型（E6SSM）における非標準的ヒッグス崩壊を調査し、標準模型に類似したヒッグス粒子がダークマター粒子へと優勢に崩壊し得ることを提案している。これにより、ヒッグス粒子の標準模型粒子への分岐比は2–4%に低下する。このモデルは200 GeV未塔の軽い不活性チャージノとニュートリノを予測しており、ヒッグス粒子がレプトン対と運動量の欠損を伴う崩壊（l⁺l⁻ + X）を示すことが、実験的検出の鍵となる。

ABSTRACT

We study the nonstandard decays of the lightest Higgs state within the Exceptional Supersymmetric Standard Model (E6SSM). We argued that the SM--like Higgs boson can decay predominantly into dark matter particles while its branching ratios into SM particles varies from 2% to 4%. This scenario also implies the presence of other relatively light Inert chargino and neutralino states in the particle spectrum with masses below 200 GeV. We argue that in this case the decays of the lightest Higgs boson into l^{+} l^{-} + X may play an essential role in the Higgs searches.

研究の動機と目的

• E6SSMフレームワークにおける最軽いヒッグス粒子の非標準的崩壊チャネルを調査すること。
• ダークマターに類似したヒッグス崩壊が、標準模型粒子への分岐比に与える影響を評価すること。
• 標準模型崩壊が抑制された状況におけるヒッグス粒子の実験的検出に適したシグナチャーを同定すること。
• 軽い不活性チャージノとニュートリノが非標準的ヒッグス崩壊を媒介する役割を検討すること。
• このモデル下でl⁺l⁻ + X最終状態がヒッグス探索における重要なシグナルである可能性を評価すること。

提案手法

• E6SSMのヒッグス系を分析し、ダークマターに類似した状態への崩壊を可能にするカップリングを同定すること。
• 標準模型粒子への標準模型に類似したヒッグス粒子の分岐比を評価し、2–4%に低下していることを確認すること。
• スケーラムに200 GeV未塔の軽い不活性チャージノとニュートリノが存在することを同定すること。
• l⁺l⁻ + X最終状態へのヒッグス崩壊の重要性が、支配的または検出可能であるかを評価すること。
• 有効場理論とR対称性破れカップリングを用いて、非標準的ヒッグス崩壊をモデル化すること。
• コライダーの素粒子物理学的制約とダークマターの残存密度から、モデルの妥当性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ダークマター状態が存在するE6SSMにおいて、標準模型に類似したヒッグス粒子の支配的崩壊モードは何か？
• RQ2 非標準的崩壊の影響により、標準模型粒子への分岐比はどの程度低下するか？
• RQ3 軽い不活性チャージノとニュートリノが、ヒッグス粒子のレプトン対と運動量の欠損を伴う崩壊（l⁺l⁻ + X）を媒介する役割は何か？
• RQ4 l⁺l⁻ + X最終状態は、このモデルにおいてどのように検出可能なシグナチャーとして機能するか？
• RQ5 これらの崩壊は、現在および将来のコライダーでのヒッグス粒子探索にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 標準模型に類似したヒッグス粒子は、ダークマター粒子への崩壊が優勢であり、標準模型粒子への分岐比が2%から4%に低下する。
• このモデルは、200 GeV未塔の軽い不活性チャージノとニュートリノの存在を予測している。
• この状況下で、ヒッグス粒子のl⁺l⁻ + X最終状態への崩壊が、実験的検出のための不可欠な要素となる。
• 軽い不活性状態の存在により、ヒッグス探索におけるレプトンを含む最終状態の重要性が高まる。
• このモデルは、現在のコライダーの制約と整合しつつ、標準模型ヒッグス崩壊を抑制する有効なメカニズムを提供する。
• 非標準的崩壊チャネルは、軽い不活性ヒッグスノ状態によって媒介され、特徴的な素粒子物理学的シグナチャーを提供する。