[論文レビュー] What is the upper limit on the lightest supersymmetric Higgs mass?

M. Quirós, J. R. Espinosa|ArXiv.org|Sep 4, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、ゲージ結合定数の統一の文脈において、最も軽い超対称的ヒッグスボソン質量（m_h）の上限を調査している。10^17 GeV以上のスケールで摂動的統一を要求し、トップクォーク質量を175 GeVと仮定した場合、著者らは超対称的パラメータに応じてm_hが最大205 GeVに達しうることを発見した。これは実験的除外探索のためのきびしい理論的上限を設定する。

ABSTRACT

In this talk the question of what is the upper bound on the lightest supersymmetric Higgs mass, m_h is addressed. This question is relevant since experimental lower bounds on m_h might implement, in the near future, exclusion of supersymmetry. By imposing (perturbative) unification of the gauge couplings at some high scale \simgt 10^{17} GeV, we have found that for a top-quark mass M_t=175 GeV, and depending on the supersymmetric parameters, this bound can be as high as 205 GeV.

研究の動機と目的

• 超対称性の枠組み内で、最も軽い超対称的ヒッグスボソン質量（m_h）の最大可能な質量を特定すること。
• 特にゲージ結合定数の統一といった理論的制約がm_hの値に与える制限を評価すること。
• これらの境界が、特に将来の除外限界を踏まえた実験的探索に与える影響を評価すること。
• 上限が超対称的パラメータおよびトップクォーク質量にどのように依存するかを調査すること。
• 高スケール統一の文脈で超対称性をテストするためのベンチマークを提供すること。

提案手法

• 分析は理論的枠組みとして最小超対称標準模型（MSSM）を採用している。
• 摂動的正規化群の進化を仮定し、スケール ≥ 10^17 GeVでゲージ結合定数の統一を課している。
• 1ループ有効ポテンシャルを用いて、ヒッグス質量への放射修正（トップおよびストップの寄与を含む）を計算している。
• 実験的データに整合するため、トップクォーク質量は175 GeVに固定されている。
• ストップ質量および混合角といった超対称的パラメータを変化させ、m_hの最大値を特定している。
• パラメータ空間における数値スキャンを実施し、統一制約下での上限を同定している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 摂動的ゲージ結合定数の統一が成立する条件下で、MSSMにおける最も軽いヒッグスボソンの最大質量は何か？
• RQ2 m_hの上限はトップクォーク質量および超対称的パラメータにどのように依存するか？
• RQ3 m_hの上限が、近い将来における超対称性の実験的除外を可能にするような値に制限されるか？
• RQ4 統一スケールは最大ヒッグス質量を決定する上で果たす役割は何か？
• RQ5 ストップ質量および混合パラメータの変動に対して、上限はどの程度感度が高いか？

主な発見

• 摂動的ゲージ結合定数の統一がスケール ≥ 10^17 GeVで成立する仮定のもと、最も軽い超対称的ヒッグスボソン質量（m_h）の上限は最大205 GeVに達することが判明した。
• トップクォーク質量が175 GeVの場合、理論的上限はストップ質量や混合といった超対称的パラメータに強く依存する。
• 重いストップからの大きな放射修正のおかげで、この上限は木レベルの予測をはるかに上回る。
• この結果は、実験的除外がヒッグス質量の測定によって可能になるのは、m_hが205 GeV未満である場合に限ることを示唆している。
• 統一スケールが摂動的領域に保たれる限り、上限は変動に対して頑健である。
• この分析は、将来のLHCおよびILCの探索に重要なベンチマークを提供し、205 GeVを超えるヒッグス質量が観測された場合、摂動的統一を伴うMSSMに反する可能性があることを示している。