[논문 리뷰] A 125 GeV SM-like Higgs in the MSSM and the rate

Marcela Carena, Stefania Gori외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 61

한 줄 요약

이 논문은 125 GeV의 표준모형 유사 힉스 보손이 양성자 충돌 실험에서 관측된 것과 유사한 이중광자 붕괴 비율을 갖는 최소 초대칭 표준모형(MSSM)에서 어떻게 나타날 수 있는지 조사한다. 이는 일반적인 무거운 스토퍼에 의한 이중광자 붕괴 비율 감소를 상쇄하기 위해 가벼운 제3세대 스텔레프톤에서 큰 혼합이 자연스럽게 발생할 수 있음을 보여주며, 이는 큰 tanβ와 상당한 힉스키노 질량 매개변수 조건에서 발생한다. 이로 인해 LHC에서 관측된 힉스 신호에 대해 타당한 설명이 가능하다.

ABSTRACT

We consider the possibility of a Standard Model (SM)-like Higgs in the context of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), with a mass of about 125 GeV and with a production times decay rate into two photons which is similar or somewhat larger than the SM one. The relatively large value of the SM-like Higgs mass demands stops in the several hundred GeV mass range with somewhat large mixing, or a large hierarchy between the two stop masses in the case that one of the two stops is light. We nd that, in general, if the heaviest stop mass is smaller than a few TeV, the rate of gluon fusion production of Higgs bosons decaying into two photons tends to be somewhat suppressed with respect to the SM one in this region of parameters. However, we show that an enhancement of the photon decay rate may be obtained for light third generation sleptons with large mixing, which can be naturally obtained for large values of tan and sizable values of the Higgsino mass parameter.

연구 동기 및 목표

• 125 GeV의 표준모형 유사 힉스 보손이 이중광자 붕괴 비율이 표준모형(SM) 예측과 유사하거나 이를 초월하는 최소 초대칭 표준모형(MSSM)에서 어떻게 실현될 수 있는지 이해하는 것.
• 일반적으로 무거운 스토퍼로 인해 억제되는 경향이 있는 상황에서, 글루온 융합을 통한 힉스 생성과 이중광자 붕괴를 증가시키는 MSSM의 매개변수 영역을 규명하는 것.
• 제3세대 스텔레프톤 질량과 혼합이 힉스 보손의 광자로 향하는 붕괴 비율에 미치는 영향을 탐색하는 것.
• 큰 tanβ와 상당한 힉스키노 질량 매개변수 조건에서 필요한 스텔레프톤 혼합이 자연스럽게 유도될 수 있는지 확인하는 것.

제안 방법

• 표준모형과 유사한 힉스 보손의 광자로 향하는 결합에 대한 순환 보정을 중심으로 한 MSSM 힉스 섹터의 분석(해석적 및 수치적).
• 특히 글루온 융합 채널에서 스토퍼와 스퍼미온 기여를 고려한 힉스 생성 및 붕괴 진폭의 통합.
• 톱 쿼크, 스토퍼, 제3세대 스텔레프톤 기여를 포함한 효과적 힉스 보손-광자 결합 평가.
• 큰 혼합 매개변수를 가진 MSSM에서 순환 보정을 처리하기 위해 복소 질량 체계와 양자역학적 재정규화 방법 사용.
• 스토퍼 질량, 혼합 각도, tanβ, 힉스키노 질량 매개변수를 변동시켜 이중광자 비율 증가 영역을 탐색하는 매개변수 스캔.
• 계산된 이중광자 비율을 표준모형(SM) 예측과 비교하여 모델의 이격도와 타당성을 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MSSM에서 125 GeV의 표준모형 유사 힉스 보손이 표준모형(SM) 예측과 유사하거나 이를 초월하는 이중광자 붕괴 비율을 갖을 수 있는가?
• RQ2 큰 혼합을 가진 제3세대 스텔레프톤은 이중광자 붕괴 비율을 어떻게 증가시키는가?
• RQ3 스토퍼 질량과 혼합은 MSSM에서 이중광자 비율 억제에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 큰 tanβ와 힉스키노 질량 매개변수 조건에서 큰 스텔레프톤 혼합이 자연스럽게 유도될 수 있는 조건은 무엇인가?
• RQ5 무거운 스토퍼 스펙트럼과 함께 MSSM에서 증가된 이중광자 신호를 어떻게 조화시킬 수 있는가?

주요 결과

• 125 GeV의 표준모형 유사 힉스 보손은 일반적으로 무거운 스토퍼로 인해 이중광자 붕괴 비율이 억제되며, 특히 가장 무거운 스토퍼가 몇 TeV 이하일 경우 더욱 심해진다.
• 제3세대 스텔레프톤에서 큰 혼합은 이중광자 붕괴 비율을 크게 증가시키며, 스토퍼 순환 기여로 인한 억제를 상쇄할 수 있다.
• 이러한 큰 스텔레프톤 혼합은 큰 tanβ와 상당한 힉스키노 질량 매개변수 조건에서 자연스럽게 실현된다.
• 이중광자 비율 증가는 스텔레프톤과 힉스 보손을 포함한 순환 다이어그램에서 간섭 효과로 인해 발생한다.
• 스토퍼 질량이 수백 GeV 수준이면, 제3세대 스텔레프톤 영역이 큰 혼합으로 조정되어 있다면 모델은 타당성이 유지된다.
• 매우 무거운 스토퍼나 미세 조정된 매개변수를 요구하지 않더라도, 관측된 이중광자 힉스 신호 비율은 MSSM에서 설명 가능하다.