[論文レビュー] Will at least one of the Higgs bosons of the next-to-minimal supersymmetric extension of the Standard Model be observable at LEP2 or the LHC?

John F. Gunion, Howard E. Haber+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、LEP2およびLHCにおける次に最小の超対称標準模型（NMSSM）におけるヒッグス boson の観測可能性を調査する。2つのヒッグスダブルレットおよび1つのヒッグスシングレット超場を用いたモデルにおいて、特定のパラメータ領域では、高いフルエンスの下でも結合定数の抑制および運動的制約のため、両コライダーでどのヒッグス状態も検出不能であることが示されている。

ABSTRACT

We demonstrate that there are regions of parameter space in the next-to-minimal (i.e. two-Higgs-doublet, one-Higgs-singlet superfield) supersymmetric extension of the SM for which none of the Higgs bosons are observable either at LEP2 with $\\sqrt{s}=192 GeV$ and an integrated luminosity of $L=1000 inverse pb$ or at the LHC with $L=600 inverse fb$.

研究の動機と目的

• 次に最小の超対称標準模型（NMSSM）における少なくとも1つのヒッグスボソンがLEP2またはLHCで観測可能かどうかを特定すること。
• ヒッグスボソンが弱い結合定数や質量階層のため検出不能になるNMSSMのパラメータ領域を調査すること。
• 現実的なフルエンス条件下で、LEP2およびLHCがNMSSMの全ヒッグスセクターに対してどの程度感度を持つかを評価すること。
• 現在および計画中のコライダーに対して、ヒッグスセクターが実質的に見えなくなるパラメータ領域を同定すること。

提案手法

• 2つのヒッグスダブルレットおよび1つのシングレット超場を用いて、NMSSMにおけるヒッグスポテンシャルを構築する。
• 摂動的計算を用いて、物理的ヒッグス状態の質量スペクトルおよび混合角を解析する。
• LEP2およびLHCにおけるヒッグスボソンの生成断面積および崩壊分岐比を評価する。
• 検出可能性の閾値を決定するために、運動的および結合定数の制約を適用する。
• 解析において、LEP2には1000 pb⁻¹、LHCには600 fb⁻¹の統合フルエンスを用いる。
• 信号強度をバックグラウンドレベルと比較して、観測可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 192 GeVおよび1000 pb⁻¹のフルエンスを持つLEP2において、NMSSMのパラメータ空間のどの領域で全ヒッグスボソンが検出不能となるか？
• RQ2 LEP2が失敗した場合、LHCが600 fb⁻¹のフルエンスを有する状況で、NMSSMにおける少なくとも1つのヒッグス状態を観測可能か？
• RQ3 ヒッグス観測可能性を低下させる主な崩壊モードおよび生成メカニズムは何か？
• RQ4 混合角およびシングレット混合成分は、ヒッグスボソンの結合定数および検出可能性にどのように影響するか？
• RQ5 ヒッグス状態が結合定数が極めて弱いか、質量が大きすぎて、両コライダーで観測不能となるパラメータ領域は存在するか？

主な発見

• 1000 pb⁻¹の統合フルエンスが与えられても、LEP2で全ヒッグスボソンが検出不能となるNMSSMのパラメータ空間の領域が存在する。
• LHCが600 fb⁻¹のフルエンスを持つ場合でも、結合定数の抑制のため、特定のパラメータ領域ではいかなるヒッグス状態も検出不能となる。
• シングレット混合によって、フェルミオンおよびゲージボソンへの結合定数が著しく低下すると、ヒッグス状態は検出不能になることがある。
• 最軽いヒッグスボソンは、両コライダーにおいてバックグラウンドレベルを超えて生成されないほど結合定数が弱くなることがある。
• 運動的抑制および大きな混合角は、高いフルエンス下でもヒッグス状態を実質的に見えにくくする。
• 本研究では、LEP2およびLHCにおいて、全ヒッグスセクターが実験的にアクセス不能となる特定のパラメータ範囲を同定した。