[論文レビュー] R-Parity Violation and Supersymmetric Higgs Masses

A. V. Gladyshev, R. S. Parpalak|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文はニュートリノヤコビカップリングを伴うR対称性破れ超対称モデルを調査し、R対称性破れ項 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ がヒッグスポテンシャルにF項を寄与させ、最も軽い中性ヒッグスボソンの木レベル質量を上昇させることを示している。この上昇により、最も軽いヒッグス粒子質量の上限が上昇し、LEPからの制約が緩和され、小さな $\tan\beta$ の場合に最小超対称標準模型（MSSM）で除外されていたパラメータ領域がわずかに再開される。この効果はNMSSMに類似しているが、ニュートリノ系におけるR対称性破れに起因する。

ABSTRACT

We consider the supersymmetric extension of the Standard Model with neutrino Yukawa interactions and R-parity violation. We found that R-parity breaking term λνH_u H_d leads to an additional F-type contribution to the Higgs scalar potential, and thus to the masses of supersymmetric Higgs bosons. The most interesting consequence is the modification of the tree-level expression for the lightest neutral supersymmetric Higgs boson mass. It appears that due to this contribution the bound on the lightest Higgs mass may be shifted upwards, thus slightly opening the part of the model parameter space excluded by non-observation of the light Higgs boson at LEP in the framework of the Minimal Supersymmetric Standard Model.

研究の動機と目的

• R対称性破れニュートリノヤコビ相互作用が超対称モデルにおけるヒッグス系に与える影響を調査すること。
• R対称性破れ項 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ がMSSMにおける木レベルヒッグス質量スペクトルを変化させるかどうかを特定すること。
• このような修正が、最も軽いヒッグスボソン質量の上限を上昇させ、LEPによる除外領域を緩和するかどうかを評価すること。
• 得られたヒッグス質量構造をNMSSMおよび標準MSSMと比較すること。

提案手法

• 研究は、MSSMにR対称性破れニュートリノヤコビカップリング、特に $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ を超ポテンシャルに追加することで拡張される。
• このR対称性破れ項からのF項寄与が導出され、スカラー・ヒッグスポテンシャルに加えられ、木レベルポテンシャル構造が変更される。
• スカラー・ポテンシャルが最小化され、2階微分が計算され、物理的ヒッグス質量行列が抽出される。
• 修正されたポテンシャルを用いて質量固有状態が計算され、$m_{h^0}^2$、$m_{A^0}^2$、$m_{H^\pm}^2$ の明示的表現が $\varepsilon$-依存補正項を含めて導出される。
• $\varepsilon = \lambda_i v_u / (\sqrt{2} M_Z)$ というパラメータが導入され、R対称性破れ寄与の強さを定量化する。
• 結果は、標準MSSMおよびNMSSMの質量境界と比較され、特に $\tan\beta$ が小さいか大きな場合の挙動に注目する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R対称性破れ項 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ はMSSMにおける木レベルヒッグス質量にどのように影響を与えるか？
• RQ2 この寄与は、最も軽い中性ヒッグスボソン質量の上限を上昇させるか？ もしそうなら、どのような条件下でか？
• RQ3 この修正により、MSSMのパラメータ領域におけるLEPによる除外境界がどの程度緩和されるか？ 特に小さな $\tan\beta$ の場合に注目する。
• RQ4 得られたヒッグス質量スペクトルは、NMSSMと定量的にどの程度類似しているか？

主な発見

• R対称性破れ項 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ はヒッグスポテンシャルにF項を寄与させ、スカラー・ポテンシャルを変更し、結果としてヒッグス質量を変化させる。
• 最も軽い中性ヒッグスボソンの木レベル質量は、$m_{h^0}^2 = M_Z^2 (\cos^2 2\beta + 2\varepsilon^2 \sin^2 2\beta)$ に従って上昇する。ここで $\varepsilon$ はR対称性破れの強さを定量化する。
• 小さな $\tan\beta$ の場合、ヒッグス質量上限の上昇は顕著であり、LEPの114 GeVという上限によって除外されていたパラメータ領域が再び開かれる可能性がある。
• $\tan\beta > 10$ の場合、補正項は無視可能になり、ヒッグス質量上限および除外パラメータ領域は標準MSSMのものに戻る。
• 電荷を帯びたヒッグスボソン質量には $\varepsilon^2$ に比例する負の補正が加わり、$m_{H^\pm}^2 = m_{A^0}^2 + M_W^2 - 2\varepsilon^2 M_Z^2$ で与えられる。これは物性論的影響を及ぼす可能性がある。
• このモデルのヒッグス質量構造は、NMSSMと定性的に類似しており、同様の $\sin^2 2\beta$-強化補正を持つが、動的機構が異なる。