[논문 리뷰] Phenomenology of General Gauge Mediation in light of a 125 GeV Higgs

Phill Grajek, Alberto Mariotti외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 03. 04.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 85인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 125 GeV 힉스 보손의 맥락에서 일반 게이지 매개(GGM)의 현상학을 연구하며, UV GGM 매개변수를 저에너지 스퍼파트클 스펙트럼으로 옮기기 위해 RG 진화를 사용한다. 연구 결과, 125 GeV 힉스 질량은 GGM 매개변수 공간을 심각하게 제약하며, 색깔을 띤 슈크라이트를 포함한 슈크라이트가 무거워지게 하며, 스칼라 질량 스케일의 분리나 메신저 대칭의 위반과 같은 GGM 가정의 완화가 더 가벼운, LHC에서 관측 가능한 스펙트럼과 힉스티노나 스누트리노와 같은 이국적인 NLSP를 낳을 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We explore the phenomenology of the full General Gauge Mediation parameter space in the MSSM focusing on the consequences of having a fundamental Higgs around 125 GeV. Assuming GUT-complete structure of the hidden sector, we allow for deviations from the strict definition of gauge mediated SUSY-breaking coming from mild violations of messenger-parity and from extra couplings between the Higgs multiplets and the hidden sector. Relaxing the GUT assumption, our parameter space is defined by the property of having vanishing A-terms at the messenger scale. In this extended setup we focus on the possibility of splitting the SU(3) mass parameters of GGM. In all these scenarios we investigate the possible spectra, discussing to what extent having an Higgs mass around 125 GeV is constraining the GGM parameter space and what are the possible signatures at LHC.

연구 동기 및 목표

• 125 GeV 힉스 보손 발견의 맥락에서 일반 게이지 매개(GGM)의 전체 매개변수 공간을 분석하기 위해.
• 관측된 힉스 질량이 GGM에서 슈크라이트 스펙트럼, 특히 색깔을 띤 섹터에 미치는 제약를 조사하기 위해.
• 스칼라 질량 스케일의 분리나 메신저 대칭의 위반과 같은 GGM의 확장—예를 들어, SU(3) 스칼라 질량의 분리 또는 메신저 대칭의 위반—이 더 가벼운, LHC에서 관측 가능한 스펙트럼을 낳을 수 있는지 탐색하기 위해.
• 125 GeV 힉스와 일치하는 타당한 콜리더 신호와 NLSP 후보자(예: 힉스티노, 스누트리노, 세렉트론)를 식별하기 위해.
• 엄격한 GGM 가정(예: A-항이 0이 되는 것)을 완화하면 125 GeV 힉스와 타당한 GGM 스펙트럼 사이의 갈등을 완화할 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• UV GGM 매개변수(메신저 스케일에서의 게이지노 및 스칼라 질량)를 저에너지 슈크라이트 스펙트럼으로 옮기기 위해 SoftSUSY를 사용한 RG 진화를 사용한다.
• 표준 GGM 매개변수화를 적용하며, 6개의 매개변수를 사용: 게이지노 질량에 대한 $\Lambda_{G_i}$와 스칼라 질량에 대한 $\Lambda_{S_i}^2$이며, $M_{\text{mess}}$는 추가적인 UV 스케일이다.
• GGM 합규칙을 적용: 메신저 스케일에서 $\text{Tr}(Ym^2) = 0$ 및 $\text{Tr}((B-L)m^2) = 0$를 만족시켜 게이지 매개와의 일관성을 확보한다.
• 확장 도입: 비균일한 $\Lambda_{S_i}^2$, $\Lambda_D^2$에 의한 메신저 대칭 위반, 그리고 색깔을 띤 스칼라 질량의 분리($\Lambda_{S_3}^2$).
• 1단계 반응에서의 MSSM 힉스 포텐셜 계산을 통해 힉스 질량 제약 조건을 평가하며, 탈구한 근사에서 집중한다.
• 맛과 직접적인 LHC 제약 조건을 적용하여 타당한 매개변수 점을 걸러내며, 이국적인 NLSP와 콜리더 신호를 가진 영역을 식별한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 125 GeV 힉스 보손은 전체 GGM 매개변수 공간에서 슈크라이트 스펙트럼에 어떻게 제약을 가하는가?
• RQ2 엄격한 GGM 가정인 A-항이 0이 되는 것의 완화나 스칼라 질량 스케일의 분리($\Lambda_{S_3}^2$)가 더 가벼운, LHC에서 관측 가능한 스펙트럼을 낳을 수 있는가?
• RQ3 125 GeV 힉스로 고정되었을 때, GGM에서 타당한 NLSP 후보자(예: 힉스티노, 스누트리노, 세렉트론)는 무엇인가?
• RQ4 메신저 대칭의 위반 또는 추가 힉스 섹터 상호작용이 저에너지 스펙트럼과 콜리더 현상학에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 125 GeV 힉스와 호환되는 GGM 시나리오에서, 특히 비최소 GGM 설정에서 주요 LHC 신호는 무엇인가?

주요 결과

• 최소 GGM에서 125 GeV 힉스 질량은 메신저 스케일에서 큰 $\tilde{m}_u^2$와 $\tilde{m}_d^2$가 요구되므로, 슈크라이트가 매우 무거워지게 하며 일반적으로 LHC의 해상도를 초월한다.
• 스칼라 질량 분리가 없는 경우, 힉스 섹터는 탈구한 근사 상태를 유지하며, 가벼운 CP-짝성 힉스는 125 GeV에 있고, 다른 힉스는 대부분의 경우 무거운 편이다. 다만, 임의의 상쇄가 발생하는 영역에서는 예외가 될 수 있다.
• SU(3) 스칼라 질량 스케일($\Lambda_{S_3}^2$)의 분리는 비색깔을 띤 스펙트럼을 더 가볍게 하고, 글루아노 NLSP를 가능하게 하여 글루아노 쌍 생성을 통한 LHC 탐지 가능성을 높인다.
• 큰 음수 $\Lambda_{S_3}^2$는 세렉트론 NLSP를 초래하며, 큰 양수 $\Lambda_{S_3}^2$는 Higgsino-유사 상태가 강화된 CGGM 유사 시나리오를 실현한다.
• 메신저 대칭 위반에 의한 $\Lambda_D^2$는 스누트리노 공-NLSP 또는 힉스티노 NLSP를 낳을 수 있으며, 이는 이격된 정점이나 장수 입자와 같은 이국적인 신호를 제공한다.
• 이 연구는 힉스티노나 스누트리노 NLSP를 포함한 여러 타당한 GGM 시나리오를 식별하였으며, 이는 구별되는 콜리더 신호를 가진다. 이는 LHC의 타당성 확보를 위해 엄격한 GGM 가정을 완화하는 것이 필수적임을 시사한다.