[논문 리뷰] Natural NMSSM with a Light Pseudoscalar Higgs and Singlino LSP

C. T. Potter|arXiv (Cornell University)|2015. 05. 20.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 36인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 자연스러움과 이례적인 현상(예: 이례적인 뮤온 자기모멘트)에 기반하여, 경량 편미분자 힉스와 싱글리노 LSP를 가진 자연스러운 다음 최소 초대칭 모형(NMSSM)을 제안한다. 이 모형은 직접 초대칭 신호가 없음에도 불구하고 LHC에서의 실험적 제약 조건을 만족하는 두 가지 타당한 벤치마크 점을 규명하였다.

ABSTRACT

Motivated by the theoretical µ-term problem of the Minimal Supersymmetric Model (MSSM), the Next-to MSSM (NMSSM) can account for experimental measurements at odds with the SM like the anomalous muon magnetic moment and the dark matter relic density. Natural SUSY, motivated by naturalness considerations, exhibits a characteristic phenomenology with light Higgsinos, stops and gluinos. We describe a scan in NMSSM parameter space motivated by Natural SUSY and identify two points which survive experimental constraints, each containing a light pseudoscalar Higgs boson and a singlino lightest SUSY particle (LSP). We then discuss how these two scenarios are not presently excluded by the LHC.

연구 동기 및 목표

• MSSM의 µ-항 문제를 해결하기 위해, 단일 힉스 필드를 도입하는 NMSSM로 확장한다.
• 관측된 이례적인 뮤온 자기모멘트와 측정된 암흑물질 잔류 밀도를 초대칭 모형과 조율한다.
• 경량 힉스이노, 스토프, 글루아이노에 중점을 두어 NMSSM에서의 자연스러운 초대칭 현상학을 탐색한다.
• 현재의 실험적 제약 조건을 만족하는 경량 편미분자 힉스와 싱글리노 LSP를 가진 타당한 NMSSM 파arameter 점을 규명한다.
• 직접 초대칭 신호가 없음에도 불구하고 이러한 시나리오가 LHC에서 타당한지 평가한다.

제안 방법

• 자연스러움의 조건을 포함하여, 경량 힉스이노, 스토프, 글루아이노 질량을 고려한 NMSSM 매개변수 공간의 스캔을 수행한다.
• 뮤온 g-2, 암흑물질 잔류 밀도, LHC 힉스 신호 강도와 같은 이론적 및 실험적 제약 조건을 구현한다.
• 경량 편미분자 힉스 보손(A)과 가장 가벼운 초대칭 입자(LSP)로 싱글리노를 가진 시나리오에 중점을 둔다.
• 수치적 시뮬레이션을 통해 벤치마크 점이 직접 및 간접 암흑물질 탐지 한계와 얼마나 부합하는지 평가한다.
• 특히 단일 제트 및 부족 에너지 끝상태에서 이러한 시나리오의 LHC 탐지 능력을 평가한다.
• 선택된 매개변수 점에서 전자약한 진공의 안정성과 정밀조정의 부재를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 경량 편미분자 힉스와 싱글리노 LSP를 가진 NMSSM는 이례적인 뮤온 자기모멘트와 관측된 암흑물질 잔류 밀도를 동시에 설명할 수 있는가?
• RQ2 현재 LHC 제약 조건을 만족하는 자연스러운 초대칭에 기반한 NMSSM 매개변수 점이 존재하는가?
• RQ3 이러한 모형의 현상학적 서명은 특히 단일 제트 및 부족 에너지 탐색에서 MSSM과 어떻게 다를까?
• RQ4 싱글리노는 직접 탐지 한계와도 부합하면서 암흑물질 잔류 밀도를 안정화시키는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 경량 편미분자 힉스가 존재함에도 불구하고 이러한 시나리오는 현재 LHC 탐색을 피할 수 있는가?

주요 결과

• 자연스러움, 이례적인 뮤온 자기모멘트, 암흑물질 잔류 밀도를 모두 만족하는 NMSSM 매개변수 공간 내 두 가지 타당한 벤치마크 점이 규명되었다.
• 두 벤치마크 점 모두 질량이 100 GeV 이하인 경량 편미분자 힉스 보손과 싱글리노 LSP를 포함하며, 자연스러운 초대칭 기대와 일치한다.
• 이 모형들은 특히 힉스 신호 강도 측정과 부족 에너지 탐색에서 LHC 제약 조건과 부합한다.
• LHC에서 직접 초대칭 신호가 관측되지 않더라도, 억제된 결합 상수와 싱글리노의 약한 상호작용 성격으로 인해 이러한 시나리오가 현재까지 배제되지 않았다.
• 경량 편미분자 힉스는 뮤온 g-2에 기여하여 표준모형과의 오랫동안 지속된 괴리 문제를 해결하는 데 기여한다.
• 싱글리노 LSP는 천체물리학 관측과 일치하는 잔류 밀도를 가진 안정된 암흑물질 후보자이다.