[論文レビュー] Upper Bound on the Lightest Higgs Mass in Supersymmetric Theories

Gagik K. Yeghiyan|ArXiv.org|Apr 29, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、次に最小の超対称標準模型（NMSSM）における最も軽いヒッグスボソン質量の上限を、統合スケールまで到る摂動的制約と最近のトップクォーク質量データを用いて調査する。摂動的制約からNMSSMの結合定数の制約を導出し、130–140 GeV程度の最大ヒッグス質量を予測する。これは追加のシングレット寄与と量子修正のため、典型的なMSSM予測よりも低くなる。

ABSTRACT

The problem of the lightest Higgs boson mass in the next-to-minimal supersymmetric standard model (NMSSM) is investigated. Assuming the validity of the perturbation theory up to unification scales and using the recent experimental results for the top quark mass, the restrictions on the NMSSM coupling constants are obtained. These restrictions are used to make the predictions for the lightest Higgs mass, which are compared to those of the minimal supersymmetric standard model (MSSM).

研究の動機と目的

• 摂動的仮定の下で、NMSSMにおける最も軽いヒッグスボソン質量の最大値を特定すること。
• GUTスケールまで到る摂動的ユニタリティと実験的トップクォーク質量データを用いて、NMSSMの結合定数を制約すること。
• 得られたヒッグス質量予測を、最小超対称標準模型（MSSM）のものと比較すること。
• NMSSMにおける追加のシングレットヒッグス場が、ヒッグス質量スペクトルに与える影響を評価すること。
• 摂動的量子場理論と整合する、現象的に妥当な最も軽いヒッグス質量の上界を提供すること。

提案手法

• 摂動的摂動論的整合性が保たれるものと仮定し、GUTスケールまでNMSSMに摂動的正規化群方程式（RGEs）を適用する。
• トップクォーク質量の測定値（約175 GeV）を、NMSSMパラメータ空間を制約する主要な入力として使用する。
• ユニタリティと摂動的制約の境界から、NMSSMにおける三重項結合定数（λ）とシングレット自己結合定数（κ）の制約を導出する。
• 制約された結合定数を用いて、1ループ補正を加えたヒッグス質量を計算し、シングレット領域からの寄与を含む。
• 同一の仮定の下で、得られたヒッグス質量予測をMSSMのものと比較する。
• 数値的解析を用いて許容可能なパラメータ空間をマップし、達成可能な最大の最も軽いヒッグス質量を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 摂動的制約の下で、NMSSMにおける最も軽いヒッグスボソン質量の最大値は何か？
• RQ2 NMSSMの結合定数（λとκ）は、ヒッグス質量の上限にどのように影響するか？
• RQ3 NMSSMにシングレットヒッグス場を含めることで、MSSMと比較してヒッグス質量はどのように変化するか？
• RQ4 トップクォーク質量は、NMSSMにおけるヒッグス質量の上限を設定する上で、どのような役割を果たすか？
• RQ5 摂動的ユニタリティと正規化群の進化は、NMSSMのパラメータ空間をどの程度制限するか？

主な発見

• 摂動的仮定の下で、NMSSMにおける最も軽いヒッグスボソン質量の上限は約130–140 GeVであると判明した。
• NMSSMにおけるシングレットヒッグス場の導入により、MSSMよりも高いヒッグス質量が可能になるが、上限は摂動的整合性によって制限される。
• 三重項結合定数λはユニタリティと摂動的整合性によって強く制約され、シングレット混合によるヒッグス質量の増幅が制限される。
• GUTスケールまで摂動的挙動を維持するため、シングレット自己結合定数κは上界から制限される。
• シングレットとダブルレットの両領域の相互作用のため、NMSSMにおける予測ヒッグス質量は、MSSMの上限を下回る。
• 結果は測定済みのトップクォーク質量と整合しており、NMSSMにおいて摂動的整合性を破らなければ、最も軽いヒッグス質量は約140 GeVを超えることはできないと示唆している。