[論文レビュー] The CMSSM Favoring New Territories: The Impact of New LHC Limits and a 125 GeV Higgs

Andrew Fowlie, M. Kazana+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 47

ひとこと要約

この論文は、LHCの新しいデータを用いて、125 GeVのヒッグス粒子の制約とBR(Bs→μμ)の改善された制約、およびCMSのラザス検出器のシミュレートされた効率を組み込んだ、制約付き最小超対称標準模型（CMSSM）の更新を行っている。グローバルフィットにおいて、Aファネルおよびスチュー共消滅領域が支持されている一方、フォーカスポoinト領域は現在、不利益であるとされ、超対称パートナの質量が高くなり、スピン非依存のダークマター散乱断面積が低くなる。

ABSTRACT

We present an updated and extended global analysis of the Constrained MSSM (CMSSM) taking into account new limits on supersymmetry from ~5/fb data sets at the LHC. In particular, in the case of the razor limit obtained by the CMS Collaboration we simulate detector efficiency for the experimental analysis and derive an approximate but accurate likelihood function. We discuss the impact on the global fit of a possible Higgs boson with mass near 125 GeV, as implied by recent data, and of a new improved limit on BR(B_s->\mu\mu). We identify high posterior probability regions of the CMSSM parameters as the stau-coannihilation and the A-funnel region, with the importance of the latter now being much larger due to the combined effect of the above three LHC results and of dark matter relic density. We also find that the focus point region is now disfavored. Ensuing implications for superpartner masses favor even larger values than before, and even lower ranges for dark matter spin-independent cross section, \sigma^{SI}_p s\gamma) and BR(B_s->\mu\mu).

研究の動機と目的

• 最新のLHCデータ、特に5/fbの統合した放射能を踏まえて、CMSSMパラメータ空間を再評価すること。
• CMSラザス検索の更新された実験的制約を、検出器効率をシミュレートして正確な尤度関数を構築することで組み込むこと。
• 125 GeVのヒッグス粒子と改善されたBR(Bs→μμ)制約がCMSSMのグローバルフィットに与える影響を評価すること。
• ダークマターの残存密度と直接検出制約に関連して、CMSSMパラメータ空間内の高尤度領域を特定すること。
• 超対称パートナの質量とスピン非依存のダークマター散乱断面積（σ^SI_p）の予測を更新すること。

提案手法

• CMSラザス検索の検出器効率をシミュレートして、CMSSMパラメータ空間に対して近似的ではあるが正確な尤度関数を導出すること。
• 約5/fbのデータから得られた最新のLHC制約を統合し、CMSラザス分析と更新されたBR(Bs→μμ)の境界を含むこと。
• ダークマターの残存密度を主要な制約として組み込み、ベイズ的グローバルフィッティング手法を用いてCMSSMパrameterの尤度確率を評価すること。
• 尤度評価において、測定されたヒッグス粒子質量が125 GeV前後であることを固定入力として適用し、モデル適合性への影響を評価すること。
• 尤度確率とデータとの整合性に基づいて、スチュー共消滅、Aファネル、フォーカスポイントの各CMSSM領域を比較分析すること。
• 超対称パートナの質量とスピン非依存のダークマター散乱断面積（σ^SI_p）の更新された予測を導出すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 約5/fbのLHC制約が、CMSSMパラメータ空間の尤度確率にどのように影響するか？
• RQ2 125 GeVのヒッグス粒子が、特にヒッグス粒子質量と電弱対称性の破れに関連して、CMSSMのグローバルフィットに与える影響は何か？
• RQ3 改善されたBR(Bs→μμ)制約は、特にAファネルおよびスチュー共消滅チャネルに関連して、CMSSMのさまざまな領域の妥当性にどのように影響するか？
• RQ4 LHCデータ、ヒッグス粒子質量、およびダークマターの残存密度という統合的制約の下で、どのCMSSM領域—スチュー共消滅、Aファネル、またはフォーカスポイント—が最も支持されるか？
• RQ5 好ましい領域における超対称パートナの質量とスピン非依存のダークマター散乱断面積の更新された予測は何か？

主な発見

• 125 GeVのヒッグス粒子、改善されたBR(Bs→μμ)制約、およびLHC 5/fbデータの組み合わせにより、Aファネル領域はCMSSMグローバルフィットにおいて顕著に支持されるようになった。
• スチュー共消滅領域は依然として高尤度領域であり、データとの整合性が強く保たれている。
• フォーカスポイント領域は現在、不利益であるとされ、更新された制約下でその可能性が低下している。
• 特に支持されているAファネルおよびスチュー共消滅領域において、超対称パートナの質量は以前の推定値よりもさらに高くなると予測されている。
• スピン非依存のダークマター散乱断面積（σ^SI_p）は、現在の直接検出制約と整合するように、より低い値に制約されている。
• BR(Bs→μμ)制約は、特定のCMSSM領域を不利益にし、Aファネルおよびスチュー共消滅チャネルの優位性を強化する上で重要な役割を果たしている。