[논문 리뷰] Goldstini Give the Higgs a Boost

J. J. Thaler, Zoe Thomas|arXiv (Cornell University)|2011. 03. 08.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 22인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 다중 섹터 초대칭 모형에서 '먹히지 않는 골드스티노'가 존재할 경우, 경량 관측 섹터 초대칭 입자(LOSP)가 힉스 보손과 먹히지 않는 골드스티노로 주로 붕괴할 수 있음을 보여준다. 이는 힉스노의 성분이 없더라도 가능하며, 초전류에 의해 제약을 받지 않는 강화된 연산자에 의해 발생한다. 이로 인해 초대칭 캐스케이드에서 힉스 보손의 강화된 생성이 일어나며, 특히 R 대칭이 존재할 경우 더욱 두드러진다.

ABSTRACT

Supersymmetric collider phenomenology depends crucially on whether the lightest observable-sector supersymmetric particle (LOSP) decays, and if so, what the LOSP decay products are. For instance, in SUSY models where the gravitino is lighter than the LOSP, the LOSP decays to its superpartner and a longitudinal gravitino via supercurrent couplings. In this paper, we show that LOSP decays can be substantially modified when there are multiple sectors that break supersymmetry, where in addition to the gravitino there are light uneaten goldstini. As a particularly striking example, a bino-like LOSP can have a near 100% branching fraction to a higgs boson and an uneaten goldstino, even if the LOSP has negligible higgsino fraction. This occurs because the uneaten goldstino is unconstrained by the supercurrent, allowing additional operators to mediate LOSP decay. These operators can be enhanced in the presence of an R symmetry, leading to copious boosted higgs production in SUSY cascade decays.

연구 동기 및 목표

• 다중 초대칭 깨짐 섹터가 경량 관측 섹터 초대칭 입자(LOSP)의 붕괴에 미치는 영향를 이해하기 위해.
• 먹히지 않는 골드스티노가 표준 초전류 제약을 우회하여 LOSP의 새로운 붕괴 채널을 매개할 수 있는지 조사하기 위해.
• 이러한 붕괴가 초대칭 충돌기 물리학에 미치는 영향, 특히 힉스 보손 생성의 강화를 탐색하기 위해.
• R 대칭이 Higgs + 골드스티노 최종 상태로의 붕괴 분지율을 강화하는 데 수행하는 역할를 결정하기 위해.

제안 방법

• 초대칭을 깨는 다수의 섹터를 포함하는 다중 섹터 초대칭 모형을 분석하여, 여러 골드스티노(포함하여 먹히지 않는 것들)를 생성한다.
• 먹히지 않는 골드스티노는 초전류 결합에 의해 제약을 받지 않으며, 이로 인해 LOSP 붕괴를 매개하는 추가적인 효과적 연산자가 가능하다는 것을 규명한다.
• LOSP, 힉스 보손, 먹히지 않는 골드스티노를 포함하는 효과적 장 이론 연산자를 구성하며, 이는 초전류 구조에 의해 억제되지 않는다.
• R 대칭을 모형에 적용하여 이러한 새로운 연산자의 결합 강도를 강화하고 붕괴 분지율을 증가시킨다.
• 특히 바이노 유사 LOSP의 경우, Higgs + 먹히지 않는 골드스티노로의 붕괴 분지율을 계산한다.
• 특히 강화된 힉스 보손 생성 측면에서 초대칭 캐스케이드 붕괴에 대한 현상학적 영향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 먹히지 않는 골드스티노는 다중 섹터 초대칭 모형에서 LOSP의 의미 있는 붕괴 모드를 매개할 수 있는가?
• RQ2 먹히지 않는 골드스티노를 포함하는 추가 연산자가 도입될 경우 LOSP의 붕괴 분지율는 어떻게 변화하는가?
• RQ3 R 대칭은 LOSP, 힉스 보손, 먹히지 않는 골드스티노 간의 결합을 강화하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 헤이지노 성분이 극히 미미한 바이노 유사 LOSP도 실제로 힉스 보손과 먹히지 않는 골드스티노로 주로 붕괴될 수 있는가?
• RQ5 특히 강화된 힉스 보손 생성 측면에서 이러한 붕괴의 충돌기 서명은 어떠한가?

주요 결과

• 헤이지노 성분이 극히 미미한 바이노 유사 LOSP도 힉스 보손과 먹히지 않는 골드스티노로의 붕괴 분지율가 거의 100%에 이를 수 있다.
• 이 붕괴는 초전류 결합에 의해 제약을 받지 않는 효과적 연산자를 통해 매개되며, 먹히지 않는 골드스티노 존재로 인해 허용된다.
• R 대칭이 존재할 경우 이러한 연산자가 크게 강화되어 큰 분지율을 초래할 수 있다.
• 이 붕괴 메커니즘은 초대칭 캐스케이드 붕괴에서 강화된 힉스 보손의 다량 생성을 가능하게 한다.
• 먹히지 않는 골드스티노에 대해 초전류 억제가 존재하지 않기 때문에 새로운 붕괴 경로가 가능해진다.
• 이 메커니즘은 다중 초대칭 깨짐 섹터를 가진 초대칭 모형에서 강화된 힉스 보손의 새로운 근원을 제공한다.