[논문 리뷰] Perspectives on a Supersymmetric Extension of the Standard Model with a $Y=0$ Higgs Triplet and a Singlet at the LHC

Priyotosh Bandyopadhyay, Claudio Corianò외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 06. 11.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 40인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 Y=0 힉스 트리플렛과 싱เก트론 스우퍼필드를 포함하는 MSSM의 초대칭 확장인 TNMSSM을 제안한다. 이 모형은 추가적인 트리버전 수준 및 양자역학적 보정을 통해 힉스 보존의 질량을 증가시켜 힉스 부문의 미세조정을 감소시킨다. 특히 낮은 tanβ에서의 미세조정을 줄이기 위해 새로운 스칼라 및 게이지 상호작용을 통해 이차 발산을 억제함으로써, 약 ∼10^8–10^10 GeV까지의 양자역학적 안정성을 유지하면서도 LHC에서 검출 가능한 가벼운 편성 힉스 상태를 예측한다.

ABSTRACT

We investigate a supersymmetric extension of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), called the TNMSSM, containing a $SU(2)$ Higgs triplet $(\hat{T})$ of $Y=0$ hypercharge and a singlet superfields $(\hat{S})$ in the corresponding superpotential. The model can be viewed, equivalently, as an extension of the NMSSM with the addition of a $\hat{T}-\hat{S}$ interaction and of an extra coupling of the triplet to the two Higgs doublets of the NMSSM. In this scenario the Higgs particle spectrum at tree-level gets additional mass contributions from the triplet and singlet scalar components respect to the MSSM, which are particularly enhanced at low $ anβ$. We calculate the one-loop Higgs masses for the neutral physical Higgs bosons by a Coleman-Weinberg effective potential approach. In particular, we investigate separately the impact of the radiative corrections due to the electroweak, gauge-gaugino-higgsino, fermion-sfermion and Higgs self-interactions to the Higgs masses. Due to the larger number of scalars and of triplet and singlet couplings, the Higgs corrections can be larger than the strong corrections. This reduces the amount of fine-tuning required to fit the recent Higgs data. Using the expressions of the beta-functions of the model, we show that the large triplet singlet coupling remains perturbative up to $\sim10^{8-10}$ GeV. The model is also characterized by a light pseudoscalar in the spectrum, which is a linear combination of the triplet, doublet and singlet CP-odd components. We discuss the production and decay signatures of the Higgs bosons in this model, including scenarios with hidden Higgses, which could be investigated at the LHC in the current run.

연구 동기 및 목표

• MSSM의 게이지 계층 문제를 해결하기 위해 힉스 부문을 Y=0 힉스 트리플렛과 싱게트론 스우퍼필드로 확장한다.
• 관측된 125 GeV의 힉스 보존 질량을 확보하기 위해 필요한 미세조정의 정도를 줄인다.
• MSSM을 초월한 새로운 스칼라 및 페르미온-스피어미온 루프의 영향을 분석하여 힉스 질량 보정에 영향을 미친다.
• 모형의 현상학적 타당성을 조사하며, 특히 가벼운 CP-홀드 힉스 보존의 존재 여부를 고려한다.
• 고에너지 스케일까지의 트리플렛-싱게트론 결합의 양자역학적 안정성을 평가한다.

제안 방법

• 모형은 추가적인 Y=0 트리플렛과 싱게트론을 포함한 NMSSM의 확장으로 기술되며, 새로운 결합 λ_TS, λ_T, λ_S, κ를 도입한다.
• 전기약력, 게이지-가우지노-힉스노, 페르미온-스피어미온, 힉스 자기상호작용 기여를 포함한 콜레먼-바이너드 효과적 포텐셜 방법을 사용하여 1-루프 힉스 질량을 계산한다.
• 각 부문의 별도 보정 계산을 통해 새로운 입자 및 결합이 물리적 힉스 스펙트럼에 미치는 영향을 분리하여 분석한다.
• 모형의 베타-함수를 유도하여 고에너지 스케일까지의 트리플렛-싱게트론 결합의 양자역학적 행동을 평가한다.
• 생산 및 붕괴 서명을 분석하여, 은폐된 힉스 상태를 포함하여 LHC 검출 가능성 평가를 수행한다.
• 실험적 제약 조건과 일치하는지 확인하기 위해 모형의 진공 안정성 및 양자역학적 군 진화를 연구한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Y=0 힉스 트리플렛과 싱게트론 스우퍼필드는 MSSM 및 NMSSM에 비해 힉스 질량 스펙트럼에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 트리플렛 및 싱게트론 상호작용에서 유래하는 새로운 양자역학적 보정은 힉스 부문의 미세조정을 어느 정도 감소시키는가?
• RQ3 트리플렛-싱게트론 결합이 유지되는 최대 에너지 스케일은 얼마인가?
• RQ4 이 모형은 LHC에서 검출 가능한 가벼운 편성 힉스 보존을 예측할 수 있는가?
• RQ5 이 확장된 초대칭 모형에서 물리적 힉스 상태의 주요 생산 및 붕괴 채널은 무엇인가?

주요 결과

• Y=0 트리플렛과 싱게트론의 포함은 특히 낮은 tanβ에서 중요한 트리버전 수준 및 양자역학적 보정을 유도하여 힉스 질량을 증가시킨다.
• 새로운 스칼라 및 페르미온-스피어미온 부문의 양자역학적 보정은 강한 보정을 초월할 수 있으며, 125 GeV의 힉스 질량을 확보하기 위한 미세조정의 필요성을 줄인다.
• 트리플렛-싱게트론 결합은 약 ∼10^8–10^10 GeV까지의 스케일에서 여전히 양자역학적으로 안정되며, 이는 모형의 고에너지 완성 가능성에 기여한다.
• 가벼운 편성 힉스 보존은 트리플렛, 듀얼렛, 싱게트론 필드의 CP-홀드 성분들의 선형 조합으로 나타난다.
• 은폐된 힉스 상태를 포함한 관측 가능한 서명을 예측하며, 이는 현재 및 향후 LHC 런에서 탐색 가능하다.
• 효과적 포텐셜 접근법은 진공의 안정성과 모형의 양자역학적 군 진화의 일관성을 확인한다.