[論文レビュー] Perspectives on a Supersymmetric Extension of the Standard Model with a $Y=0$ Higgs Triplet and a Singlet at the LHC

Priyotosh Bandyopadhyay, Claudio Corianò+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 40被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、Y=0のヒッグストリプレットとシングレット超多重項を備えたMSSMの拡張であるTNMSSMを提案する。このモデルは、追加の木レベルおよび量子補正を通じてヒッグス質量を向上させることで、特に低tanβにおけるヒッグス領域の微調整を軽減する。新しいスカラーヒッグスおよびゲージ相互作用により二次発散を抑制することで、微調整を低減しつつ、〜10^8–10^10 GeVのスケールまで摂動的であることを維持し、LHCで検出可能な軽いペシューダルスルーヒッグス状態を予測する。

ABSTRACT

We investigate a supersymmetric extension of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), called the TNMSSM, containing a $SU(2)$ Higgs triplet $(\hat{T})$ of $Y=0$ hypercharge and a singlet superfields $(\hat{S})$ in the corresponding superpotential. The model can be viewed, equivalently, as an extension of the NMSSM with the addition of a $\hat{T}-\hat{S}$ interaction and of an extra coupling of the triplet to the two Higgs doublets of the NMSSM. In this scenario the Higgs particle spectrum at tree-level gets additional mass contributions from the triplet and singlet scalar components respect to the MSSM, which are particularly enhanced at low $ anβ$. We calculate the one-loop Higgs masses for the neutral physical Higgs bosons by a Coleman-Weinberg effective potential approach. In particular, we investigate separately the impact of the radiative corrections due to the electroweak, gauge-gaugino-higgsino, fermion-sfermion and Higgs self-interactions to the Higgs masses. Due to the larger number of scalars and of triplet and singlet couplings, the Higgs corrections can be larger than the strong corrections. This reduces the amount of fine-tuning required to fit the recent Higgs data. Using the expressions of the beta-functions of the model, we show that the large triplet singlet coupling remains perturbative up to $\sim10^{8-10}$ GeV. The model is also characterized by a light pseudoscalar in the spectrum, which is a linear combination of the triplet, doublet and singlet CP-odd components. We discuss the production and decay signatures of the Higgs bosons in this model, including scenarios with hidden Higgses, which could be investigated at the LHC in the current run.

研究の動機と目的

• MSSMにおけるゲージ階層問題に対処するため、Y=0ヒッグストリプレットとシングレット超多重項をヒッグス領域に追加する。
• 観測された125 GeVのヒッグスボソン質量を達成するために必要な微調整の程度を低減する。
• MSSMを超える新しいスカラーヒッグスおよびフェルミオン-スフェルミオンループがヒッグス質量補正に与える影響を調査する。
• 特にCP-オドゥスヒッグスボソンの存在を含めた、モデルの物性的妥当性を検討する。
• 高エネルギースケールまでトリプレット-シングレット結合の摂動的性質を評価する。

提案手法

• モデルは、追加のY=0トリプレットおよびシングレットを含むNMSSMの拡張として定式化され、λ_TS、λ_T、λ_S、およびκの新しい結合定数を導入する。
• 電弱相互作用、ゲージ-ゴーショイノ-ヒッグスイン相互作用、フェルミオン-スフェルミオン、ヒッグス自己相互作用の寄与を含めたコロンベール＝ワインバーグ有効ポテンシャル法を用いて、1ループのヒッグス質量を計算する。
• 各セクターごとに分離して放射補正を計算することで、新しい粒子および結合定数が物理的ヒッグススペクトルに与える影響を明確に分離する。
• 高スケールでのトリプレット-シングレット結合の摂動的挙動を評価するため、モデルのβ関数を導出する。
• ヒッグスボソンの生成および崩壊断面積を解析し、隠れたヒッグス状態を含めてLHCでの検出可能性を評価する。
• 実験的制約と整合するため、モデルの真空安定性およびランゲルジャンの進化を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Y=0ヒッグストリプレットおよびシングレット超多重項は、MSSMおよびNMSSMと比較してヒッグス質量スペクトルにどのように影響を与えるか？
• RQ2 トリプレットおよびシングレット相互作用に起因する新しい放射補正は、ヒッグス領域における微調整をどの程度低減するか？
• RQ3 トリプレット-シングレット結合が摂動的である最大のエネルギースケールは何か？
• RQ4 このモデルは、LHCで検出可能な軽いペシューダルスルーヒッグスボソンを予測できるか？
• RQ5 この拡張された超対称モデルにおける物理的ヒッグス状態の主な生成および崩壊チャネルは何か？

主な発見

• Y=0トリプレットおよびシングレットの導入により、特に低tanβにおいて顕著な木レベルおよび放射補正が生じ、ヒッグス質量が向上する。
• 新しいスカラーヒッグスおよびフェルミオン-スフェルミオンセクターからの放射補正は、強い補正を上回り得るため、125 GeVのヒッグス質量を達成するための微調整の必要性が低下する。
• トリプレット-シングレット結合は、〜10^8–10^10 GeVのスケールまで摂動的であり、モデルの高スケール完成が妥当であることを示唆する。
• 軽いペシューダルスルーヒッグスボソンは、トリプレット、ダブルレット、シングレット場のCP-オドゥス成分の線形結合として出現する。
• モデルは、隠れたヒッグス状態を含む観測可能なシグネチャを予測しており、これは現在および将来のLHCランで探査可能である。
• 有効ポテンシャルアプローチにより、真空の安定性およびモデルのランゲルジャンの進化の一貫性が確認された。