[논문 리뷰] Limits on the mass of the lightest Higgs in supersymmetric models

M. Masip, R. Munoz-Tapia외 1명|arXiv (Cornell University)|1998. 01. 29.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 보조 대칭 모델에서 중간 에너지 스케일에 존재하는 비표준 장—특히 게이지 매개 보조 대칭 붕괴 시나리오에서—가 경량 힉스 보손 질량의 상한에 어떤 영향을 미치는지 조사한다. 단위장 결합 λ에 대한 영구적 통합 제약 조건을 분석함으로써, 저자들은 이러한 장들이 허용 가능한 λ의 최대값을 약 0.7에서 약 0.83으로 높여, 힉스 질량 상한을 135 GeV에서 155 GeV로 증가시킬 수 있음을 보여준다.

ABSTRACT

In supersymmetric models extended with a gauge singlet the mass of the lightest Higgs boson has contributions proportional to the adimensional coupling $λ$. In minimal scenarios, the requirement that this coupling remains perturbative up to the unification scale constrains $λ$ to be smaller than $\approx 0.7$. We study the maximum value of $λ$ consistent with a perturbative unification of the gauge couplings in models containing nonstandard fields at intermediate scales. These fields appear in scenarios with gauge mediation of supersymmetry breaking. We find that the presence of extra fields can raise the maximum value of $λ$ up to a 19%, increasing the limits on the mass of the lightest Higgs from 135 GeV to 155 GeV.

연구 동기 및 목표

• 보조 대칭 모델에서 게이지 싱귤레이터를 포함한 스칼라 결합 λ의 최대 허용값을 결정하는 것.
• 게이지 매개 보조 대칭 붕괴에서 흔히 볼 수 있는 중간 스케일의 비표준 장이 λ에 대한 영구적 통합 제약 조건에 어떤 영향을 미치는지 평가하는 것.
• 이러한 수정된 제약 조건을 바탕으로 경량 힉스 보손 질량의 상한을 재평가하는 것.
• 최소 보조 대칭 모델에서 중간 스케일의 장이 힉스 질량 상한에 어떤 영향을 미치는지 정량화하는 것.
• 확장된 장 구성과 현실적인 통합 조건 하에서 힉스 질량 상한에 대한 개선된 추정치를 제공하는 것.

제안 방법

• 차원 없는 결합 λ를 가진 게이지 싱귤레이터 장으로 확장된 보조 대칭 모델을 분석한다.
• 최대 허용 λ 값을 결정하기 위해 게이지 커플링의 영구적 통합을 제약 조건으로 적용한다.
• 게이지 매개 보조 대칭 붕괴 시나리오에서 일반적인 중간 에너지 스케일에 존재하는 비표준 장의 존재를 통합한다.
• 게이지 커플링과 λ의 변화를 추적하기 위해 유효성 반복 방정식을 사용한다.
• 최대 허용 λ를 사용하여 경량 힉스 보손 질량의 상한을 도출한다.
• 최소 모델(중간 스케일 장 없음)과 이러한 장을 포함한 모델을 비교하여 힉스 질량 상한의 증가 정도를 정량화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중간 스케일 비표준 장이 존재하는 모델에서 영구적 통합과 일치하는 스칼라 결합 λ의 최대값은 얼마인가?
• RQ2 게이지 매개 보조 대칭 붕괴 시나리오에서 중간 스케일 장은 경량 힉스 보손 질량의 상한에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 최소 모델에 비해 비표준 장의 포함이 λ에 대한 제약 조건을 얼마나 완화시킬 수 있는가?
• RQ4 이러한 확장된 조건 하에서 λ가 최대값에 도달할 수 있을 때 경량 힉스 보손 질량의 상한은 얼마가 되는가?
• RQ5 중간 스케일 장의 존재가 기존의 135 GeV 상한에서 힉스 질량 경계를 얼마나 이동시키는가?

주요 결과

• 최소 모델에서 허용 가능한 스칼라 결합 λ의 최대값이 비표준 장이 존재하는 경우 약 0.7에서 약 0.83으로 증가한다.
• 이러한 λ의 증가로 인해 경량 힉스 보손 질량의 상한도 135 GeV에서 155 GeV으로 상응적으로 증가한다.
• 이러한 힉스 질량 상한의 향상은 중간 스케일에 존재하는 추가 장으로 인한 게이지 커플링의 변화된 러닝에 기인한다.
• 결과는 λ가 랑다 폴의 아래로 유지되어야 한다는 영구적 통합의 가정 하에 유도되었다.
• 분석 결과, 게이지 매개 보조 대칭 붕괴 시나리오는 최소 모델보다 더 큰 λ 값을 자연스럽게 수용할 수 있음을 보여준다.
• 허용 가능한 λ의 19% 증가가 직접적으로 힉스 질량 상한에 20 GeV 증가를 초래하며, 이는 경량 힉스의 타당한 매개변수 공간을 크게 확장한다.