[논문 리뷰] 126 GeV Higgs Boson Associated with D-term Triggered Dynamical Supersymmetry Breaking

H. Itoyama, Nobuhito Maru|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 15.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 2인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 확장된 U(1) 게이지 군 프레임워크 내에서 D-항이 유도하는 동적 초대칭 대칭 깨짐(DDSB) 메커니즘을 제안한다. 여기서 전체 U(1) 게이지 대칭의 D-항 기여로 인해 힉스 보손 질량은 정교조정이 없이도 126 GeV로 증가한다. 이 모형은 D-항을 통해 자연스럽게 소프트 힉스 질량을 생성하며, U(1) 게이지 상수가 약 1일 경우 관측된 힉스 질량을 달성하면서도 D-항 진공 기대값의 변동에 민감하지 않다.

ABSTRACT

Continuing with our previous work on D-term triggered dynamical supersymmetry breaking, we consider a system in which our generic N=1 action is minimally extended to include the pair of Higgs doublet superfields charged under the overall U(1) as well as mu and B mu terms. The gauge group is taken to be SU(3)_C times SU(2)_L times U(1)_Y times U(1). We point out, among other things, that the Higgs mass less than the Z-boson mass at tree level can be pushed up to be around 126 GeV by D-term contributions of the overall U(1). This is readily realized by taking a U(1) gauge coupling of O(1).

연구 동기 및 목표

• 126 GeV의 힉스 질량이 무거운 스토퍼 또는 큰 A-항을 요구하는 MSSM의 작은 계층 문제를 해결하기 위해.
• 확장된 U(1) 게이지 대칭의 D-항 기여가 Z-보손 질량을 초월해 자연스럽게 힉스 질량을 높일 수 있는지 탐색하기 위해.
• MSSM의 힉스 부문을 D-항이 유도하는 동적 초대칭 대칭 깨짐 프레임워크에 통합하여, 소프트 질량이 명시적 항이 아닌 D-항에 의해 유도되는지 확인하기 위해.
• 전체 MSSM 물질 부문을 포함할 때 확장된 U(1) 게이지 대칭의 이상성 제거 조건을 확보하기 위해.

제안 방법

• 모형은 힉스 이중체가 전하를 지닌 전역 U(1) 게이지 군 하에 있는 것으로 확장하여, 소프트 질량에 D-항 기여를 유도한다.
• D-항 진공 기대값(VeV)은 비추상적 프레임워크에서 하트리-폭( Hartree-Fock) 근사에 의해 동적으로 생성되며, BCS 및 NJL 모형과 유사하다.
• D-항 VeV는 효과적 포텐셜의 극값 조건에서 유도된 갭 방정식을 통해 계산되며, 핵심 매개변수로 기능한다.
• 소프트 질량은 D-항 기여에 의해 유도되며 MSSM의 명시적 소프트 항을 대체하고, 힉스 질량은 D-항과 μ-항을 포함한 스칼라 포텐셜에서 유도된다.
• 모든 게이지 이상성 제거를 위해, 특정 U(1) 전하를 가진 두 개의 SM 싱เก렛 장을 도입한다.
• 비추상적 하트리-폭 근사에 기반하여, 1-반복 효과적 포텐셜이 나무 수준 포텐셜과 일치하며, D-항 VeV에 대한 초월 방정식 갭 방정식이 도출된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 확장된 U(1) 게이지 대칭의 D-항 기여가 정교조정 없이도 힉스 질량을 126 GeV로 높일 수 있는가?
• RQ2 명시적 소프트 항이 없는 상황에서 D-항이 유도하는 동적 초대칭 대칭 깨짐 메커니즘이 어떻게 소프트 힉스 질량을 생성하는가?
• RQ3 관측된 126 GeV의 힉스 질량을 달성하기 위해 필요한 U(1) 게이지 상수의 값은 얼마인가?
• RQ4 히iggs 질량은 D-항 VeV의 변동에 얼마나 민감하지 않으며, 이러한 비분리 성질은 무엇으로 설명되는가?
• RQ5 전체 MSSM 물질 내용을 포함할 때 확장된 U(1) 게이지 대칭이 이상성 없이 유지될 수 있는가?

주요 결과

• 나무 수준 질량이 처음에는 Z-보손 질량 이하이지만, 전체 U(1) 게이지 대칭의 D-항 기여로 인해 힉스 질량이 약 126 GeV로 증가한다.
• U(1) 게이지 상수가 약 1이면 충분히 126 GeV의 힉스 질량을 달성할 수 있으며, 매개변수의 정교조정이 필요로 하지 않는다.
• D-항 기여의 비분리 성질로 인해 힉스 질량은 D-항 VeV의 크기 변화에 민감하지 않다.
• 소프트 힉스 질량은 D-항을 통해 동적으로 생성되며, 라그랑지안에서 명시적 소프트 질량 항이 필요로 하지 않는다.
• 특정 U(1) 전하를 가진 두 개의 SM 싱게렛 장을 도입함으로써 이상성 제거가 달성되며, 모든 이상성 제거 조건을 만족한다.
• 하트리-폭 근사 하에서 모형은 일관되며, D-항 VeV는 효과적 포텐셜에서 유도된 초월 갭 방정식의 해로서 나타난다.