[논문 리뷰] A New Tool for the study of the CP-violating NMSSM

Florian Domingo|arXiv (Cornell University)|2015. 03. 24.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 42인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 CP-비대칭인 다음 최소 초대칭 표준모형(NMSSM)의 정밀 현상물리학적 분석을 가능하게 하는 새로운 Fortran 기반 도구를 NMSSMTools에 통합한다. 이 도구는 스퍼티클 및 힉스 보손의 질량과 결합 상수에 대해 1-loop 및 주요 2-loop 보정을 계산하며, 힉스 및 톰 쿼크의 이중 붕괴를 포함하고, LHC 제약 조건을 위해 HiggsBounds/HiggsSignals와 연동하며, 전기 dipole moment(EDM)를 추정하여 CP-비대칭 위상에 제약을 가한다. 이는 NMSSM 힉스 부문에서의 CP-비대칭을 탐색하는 종합적인 도구를 제공한다.

ABSTRACT

Supersymmetric extensions of the Standard Model open up the possibility for new types of CP-violation. We consider the case of the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model where, beyond the phases from the soft lagrangian, CP-violation could enter the Higgs sector directly at tree-level through complex parameters in the superpotential. We develop a series of Fortran subroutines, cast within the public tool NMSSMTools and allowing for a phenomenological analysis of the CP-violating NMSSM. This new tool performs the computation of the masses and couplings of the various new physics states in this model: leading corrections to the sparticle masses are included; the precision for the Higgs masses and couplings reaches the full one-loop and leading two-loop order. The two-body Higgs and top decays are also attended. We use the public tools HiggsBounds and HiggsSignals to test the Higgs sector. Additional subroutines check the viability of the sparticle spectrum in view of LEP-limits and constrain the phases of the model via a confrontation to the experimentally measured Electric Dipole Moments. These tools will be made publicly available in the near future. In this paper, we detail the workings of our code and illustrate its use via a comparison with existing results. We also consider some consequences of CP-violation for the NMSSM Higgs sector.

연구 동기 및 목표

• 기존의 NMSSMTools 프레임워크를 확장하여 CP-비대칭 NMSSM에 대한 현상물리학적 연구를 위한 공개 컴퓨팅 도구를 개발하는 것.
• 복소수 매개변수 존재 하에서 스퍼티클 및 힉스 보손의 질량과 결합 상수에 대해 완전한 1-loop 및 주요 2-loop 보정을 포함하는 것.
• 현상물리학적 테스트를 위해 힉스 및 톰 쿼크의 이중 붕괴 계산을 구현하는 것.
• LHC 데이터와의 비교를 위해 HiggsBounds 및 HiggsSignals와 연동하는 것.
• 모델의 CP-비대칭 위상을 제약하는 전기 dipole moment(EDM) 측정치를 통합하는 것.

제안 방법

• 초합성 및 소프트 브레이킹 항에 복소수 매개변수를 처리하기 위해 NMSSMTools 프레임워크 내부에 Fortran 서브루틴을 개발한 것.
• 완전한 1-loop 및 주요 2-loop(이중 로그) 기여를 사용하여 힉스 및 스퍼티클 스펙트럼에 대한 반사적 보정을 계산한 것.
• 복소수 결합 및 위상 의존 행렬 원소 효과를 포함한 힉스 및 톰 쿼크의 이중 붕괴 너비를 구현한 것.
• 모델 예측을 LHC 힉스 탐색 결과와 비교하기 위해 공개 도구인 HiggsBounds 및 HiggsSignals와 통합한 것.
• Higgs 및 스퍼펌이온 부문의 CP-비대칭 위상을 제약하기 위해 전기 dipole moment(EDM) 추정을 위한 서브루틴을 추가한 것.
• 다중 복소수 위상에 의해 유도되는 복잡성을 다루기 위해 힉스 포텐셜의 매개변수 전개를 사용하여 전체 효과적 포텐셜 재구성 방식을 피한 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 복소수 매개변수 존재 하에서 질량과 결합 상수에 대해 완전한 1-loop 및 주요 2-loop 보정을 포함한 CP-비대칭 NMSSM을 체계적으로 분석하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 초합성의 복소수 매개변수는 힉스 및 스퍼티클 질량과 붕괴에 어떤 현상물리적 영향을 미치는가?
• RQ3 HiggsBounds 및 HiggsSignals를 통한 LHC 힉스 탐색 제약 조건은 CP-비대칭 NMSSM에 어떻게 적용되는가?
• RQ4 EDM 측정치는 NMSSM의 CP-비대칭 위상을 어느 정도 제약하는가?
• RQ5 복소수 위상이 포함된 경우에도 모형이 진공 안정성과 LEP SUSY 제약 조건을 유지할 수 있는가?

주요 결과

• 새로운 도구는 완전한 1-loop 및 주요 2-loop 보정을 적용하여 힉스 및 스퍼티클 질량을 정밀하게 계산하며, CP-비대칭 NMSSM에서의 정밀 현상물리학을 가능하게 한다.
• 복소수 결합 및 위상 의존 행렬 원소 효과를 포함한 힉스 및 톰 쿼크의 이중 붕괴 너 impulses는 정확하게 계산된다.
• HiggsBounds 및 HiggsSignals와의 연동을 통해 NMSSM 힉스 부문을 LHC 데이터와 견고하게 비교할 수 있으며, 모형 예측의 타당성을 검증할 수 있다.
• EDM 추정은 특히 힉스 및 스퍼펌이온 부문에서 CP-비대칭 위상을 강력하게 제약하며, 타당한 매개변수 공간을 감소시킨다.
• EDM 제약 조건을 만족할 경우, 복소수 위상이 포함된 모형은 LEP SUSY 제약 조건과 진공 안정성과도 일치한다.
• CP-보존 한계에서 기존 코드인 NMSSMCALC 및 SoftSUSY의 알려진 결과를 성공적으로 재현하여 도구의 구현을 검증한다.