[논문 리뷰] An NMSSM Without Domain Walls

Tao Han, Paul Langacker외 1명|ArXiv.org|2004. 02. 06.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 도메인 월을 생성하지 않으면서 μ 문제를 해결하기 위해 U(1)' 게이지 대칭과 다수의 싱เก트론 스칼라를 도입한 확장된 NMSSM을 제안한다. 별개의 싱เก트론 필드를 통해 효과적인 μ 매개변수를 Z′ 보손 질량에서 분리함으로써, Z′ 가 무거운 동안도 경량 힉스 보손(최소 20 GeV)이 존재할 수 있도록 모델을 구성한다. 이는 양성자 충돌기에서 양성자 충돌기에서의 측정 가능성을 보장한다.

ABSTRACT

We consider the Higgs sector in an extension of the MSSM involving an extra U(1)' gauge symmetry and SM singlet U(1)' charged scalars, in which the effective $μ$ parameter is decoupled from the Z' mass. There are large mixings between Higgs doublets and singlets, significantly affecting the Higgs spectrum, production cross sections, decay modes, exclusion limits, and allowed parameters ranges. Scalars considerably lighter than 114 GeV are allowed, and the range $ an β\sim 1$ is both allowed and theoretically favored. We concentrate on the lighter (least model dependent) Higgs particles with significant SU(2)-doublet components to their wave functions, for the case of no explicit CP violation in the Higgs sector. We consider their spectra, including the dominant radiative corrections to their masses in the large $ ilde t$ mass limit; production cross sections and exclusion limits at LEP and a future linear collider; and decay properties.

연구 동기 및 목표

• 더 단순한 NMSSM 모델에서 발생하는 도메인 월 문제를 피하면서 MSSM의 μ 문제를 해결하기 위해.
• 유해한 항들인 μS와 S³를 자연스럽게 억제하는 비아노말러스 U(1)' 게이지 대칭을 기반으로 한 UV-합리적인 모델을 구축하기 위해.
• 효과적인 μ 매개변수를 Z′ 게이지 보손 질량에서 분리함으로써, 무거운 Z′를 유지하면서도 경량 힉스 상태를 허용하기 위해.
• 주로 LEP 및 선형 충돌기 제약 조건에 초점을 맞춰, 상당한 두중성자 성분을 가진 경량 CP-짝성 및 CP-홀드 힉스 보손의 현상학을 탐색하기 위해.
• 명시적인 CP 위반 없이 힉스 생성, 붕괴 모드 및 배제 한계를 분석하기 위해.

제안 방법

• μ 항과 S³ 항을 게이지 불변성에 의해 금지시키기 위해 세 개의 싱게트론 필드(S, S₁, S₂, S₃)와 U(1)' 게이지 대칭을 포함한 초파워를 도입하기 위해.
• 초파워와 U(1)' 전하로부터 유도된 F-항 및 D-항 포텐셜을 사용하여 스칼라 포텐셜을 안정화하고 질량 분할을 생성하기 위해.
• 글로벌 대칭을 깨고 degeneracy를 제거하기 위해 trilinear A-항과 이중질량 항을 포함한 부드러운 SUSY 위반 항을 구현하기 위해.
• 큰 스토퍼 질량 근사에서 토퍼/스톱 루프를 사용하여 힉스 질량에 대한 1-루프 반사 보정을 계산하기 위해.
• 가능한 깊이 있는 최소값을 식별하기 위해 진공 기대값에 대한 파라미터 스캔을 수행하기 위해.
• 가장 가벼운 및 가장 무거운 CP-짝성 상태에 대해 표준모형 대비 Higgsstrahlung 횡단분면(e⁺e⁻ → ZH)과 ZZH 결합을 계산하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 U(1)' 확장 NMSSM는 동적 μ 항을 통해 μ 문제를 해결하면서 도메인 월 형성을 피할 수 있는가?
• RQ2 효과적인 μ 매개변수를 Z′ 질량에서 분리함으로써 힉스 스펙트럼과 현상학에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 LEP2 및 향후 선형 충돌기 제약 조건과 일치하면서도 가장 가벼운 CP-짝성 힉스 보손은 얼마나 가벼울 수 있는가?
• RQ4 새로운 D-항 및 싱게트론 결합으로 인해 열린 경우, 경량 힉스 보손의 주요 붕괴 모드는 무엇인가?
• RQ5 더 무거운 힉스 상태의 생성 횡단분면과 ZZH 결합은 표준모형과 비교해 어떻게 되는가?

주요 결과

• 모델은 Z 및 W 보손과의 결합이 억제되어 LEP2에서 탐지되지 않는 질량이 최소 20 GeV인 경량 CP-짝성 힉스 보손을 허용한다.
• 가장 가벼운 힉스 상태(H₁)는 500 GeV 선형 충돌기에서 Higgsstrahlung 횡단분면이 측정 가능하게 유지되어 향후 충돌기에서의 발견 가능성을 시사한다.
• 가장 무거운 CP-짝성 힉스 상태는 표준모형 대비 ZZH 결합이 억제되어 Z 보손에서의 분리가 일어나는 것으로 나타났다.
• D-항 및 F-항 기여로 인해 가능한 경우 H → A₁A₁ 및 H → χ⁰χ⁰ 등의 새로운 붕괴 모드가 지배적이다.
• 이론적으로 유리하고 실험 제약 조건과도 일치하는 tanβ ∼ 1의 넓은 범위를 지원한다.
• 세 개의 싱게트론 S₁, S₂, S₃가 H₁, H₂, S와 비교해 큰 진공 기대값을 취하는, 도메인 방향이 없는 타당한 진공 구조가 포함된 파rameter 공간을 가진다.