[논문 리뷰] Split Supersymmetry with Non-Universal Higgs Masses

E. Arganda, J. Lorenzo Díaz-Cruz외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 11. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 스핀자기쌍순화(Split Supersymmetry)의 한 형태를 제안하며, 비균일한 힉스 수명을 가진다. 여기서 스퍼미온은 무거워지며(맛/CP 문제를 해결하기 위해 분리됨), 나머지 MSSM 힉스 보손(H⁰, A⁰, H±)은 전자기력 스케일 근처에서 가벼운 상태를 유지한다. 이러한 모델에서 특징적인 LHC 신호를 규명하였으며, 암흑물질 후보도 존재하며 현재의 제약 조건과도 일치한다.

ABSTRACT

The recent discovery of a new boson at the LHC, which resembles a SM-like Higgs boson with $m_h=125$ GeV, is starting to provide strong guidelines into SUSY model building. For instance, the identification of such a state with the lightest CP-even Higgs boson of the MSSM ($h^0$), requires large values of $ an\beta$ and/or heavy sfermions. One outcome of this result is the possibility to solve the SUSY flavor and CP problems by decoupling, which points towards some realization of Split-inspired SUSY scenarios, in which scalars are much heavier than gauginos and higgsinos. However, we argue here that the remaining Higgs bosons of the MSSM ($H^0$, $A^0$, $H^{\pm}$) do not have to be as heavy as the sfermions, and having them with masses near the EW scale does not pose any conflict with current MSSM constraints. We discuss then some SUSY scenarios with heavy sfermions, from a bottom-up approach, which contain the full Higgs sector, as well as a possible dark matter candidate, with masses near the EW scale, and identify distinctive signals from these scenarios that could be searched at the LHC.

연구 동기 및 목표

• 스퍼미온의 분리에 의해 수퍼대칭의 맛 및 CP 문제를 해결하기 위한 스플릿 수퍼대칭 프레임워크에서의 접근.
• 스퍼미온이 무거운 상황에서도 나머지 MSSM 힉스 보손(H⁰, A⁰, H±)이 여전히 가벼운 상태로 유지될 수 있는지 조사.
• 전자기력 스케일 근처에 암흑물질 후보가 존재하는 현상학적으로 타당한 수퍼대칭 모델을 구축.
• 이러한 시나리오에서 기존의 다른 수퍼대칭 모델과 구별되는 특징적인 LHC 신호를 규명.

제안 방법

• 비균일한 연속성 질량을 가진 MSSM 힉스 세그먼트에서 출발하는 하향식 모델 구축 접근.
• 큰 tanβ와 무거운 스퍼미온을 가정하여 125 GeV의 표준모형 유사 힉스 질량을 달성.
• H⁰, A⁰, H± 힉스 보손을 전자기력 스케일 근처에서 가볍게 간주하여 현재의 MSSM 제약 조건과 충돌하지 않도록 한다.
• 전자기력 스케일 근처의 질량을 가진 암흑물질 후보(예: 가벼운 힉스ино 또는 싱귤러 유사 상태)를 도입.
• 히긴스 생성 및 붕괴 비율을 포함한 현상학적 분석을 수행하고 고유한 LHC 서명을 규명.
• 모델의 예측을 기존의 LHC 데이터 및 맛/CP 제약 조건과 비교하여 타당성을 확보.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스퍼미온이 무거운 상황에서도 MSSM 힉스 세그먼트가 여전히 가벼운 상태로 유지될 수 있으며, 125 GeV 힉스 보존 관측과 일치하는가?
• RQ2 스플릿 수퍼대칭 프레임워크에서 가벼운 힉스 세그먼트가 현재의 실험 제약 조건과 충돌하는가?
• RQ3 스퍼미온은 무거운데 H⁰, A⁰, H± 보손이 가벼운 모델에서 기인하는 특징적인 LHC 신호는 무엇인가?
• RQ4 이러한 모델이 전자기력 스케일 근처의 질량을 가진 타당한 암흑물질 후보를 수용할 수 있는가?
• RQ5 비균일한 힉스 질량은 이 수퍼대칭 시나리오의 현상학적 특성과 검출 가능성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 스퍼미온이 무거운 상황에서도 MSSM 힉스 세그먼트(H⁰, A⁰, H±)는 여전히 전자기력 스케일 근처에서 가벼운 상태를 유지할 수 있으며, 현재의 실험 제약 조건을 위반하지 않는다.
• 큰 tanβ와 무거운 스퍼미온를 통해 125 GeV의 힉스 보손을 성공적으로 실현할 수 있으며, 관측된 힉스 질량과 일치한다.
• 전자기력 스케일 근처의 질량을 가진 암흑물질 후보를 수용할 수 있어, 이는 타당하며 LHC에서 검출 가능할 수 있다.
• 가벼운 힉스 세그먼트에서 기인하는 특징적인 LHC 신호가 나타나며, 구체적인 힉스 생성 및 붕괴 패tern을 포함하여 다른 모델과의 구별 가능성을 제공한다.
• 스퍼미온의 분리에 의해 수퍼대칭의 맛 및 CP 문제를 자연스럽게 해결하면서도 rich한 힉스 현상학을 유지하는 자연스러운 해결책을 제공한다.
• 비균일한 힉스 질량은 LHC에서 검증 가능한 예측을 가진 일관되고 현상학적으로 타당한 스플릿 수퍼대칭 모델을 가능하게 한다.