[논문 리뷰] The Adjoint MSSM: Higgs Mass and Perturbativity

P. Perez, Sogee Spinner|arXiv (Cornell University)|2012. 09. 25.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

논문은 스핀-2 보손의 질량이 이중자 힉스 필드의 고차원 기여를 통해 자연스럽게 125 GeV로 높아지는 초대칭 표준모형의 확장인 Adjoint MSSM을 제안한다. 이는 무거운 스토퍼나 큰 혼합을 필요로 하지 않으며, 모든 매개변수들이 GUT 스케일까지 비가역성을 유지한다. 이 모형은 테바론 스케일의 새로운 색상 상태를 예측하며, LHC에서의 명확한 서명을 제공한다.

ABSTRACT

The predictions for the Higgs mass in extensions of the Minimal Supersymmetric Standard Model are discussed. We propose a simple theory where the Higgs mass is modified at tree-level and one can achieve a mass around 125 GeV without assuming heavy stops or large left-right mixing in the stop sector. All the parameters in the theory can be perturbative up to the grand unified scale, and one predicts the existence of new colored fields at the TeV scale. We refer to this model as Adjoint MSSM. We discuss the main phenomenological aspects of this scenario and the possible signatures at the Large Hadron Collider.

연구 동기 및 목표

• 관측된 힉스 질량(~125 GeV)과 MSSM이 예측하는 질량 사이의 괴리, 즉 일반적으로 정밀조정이나 무거운 스토퍼를 요구하는 문제를 해결하기 위해.
• 스토퍼 영역에서 큰 좌우 혼합에 의존하지 않고도 힉스 질량이 125 GeV에 도달하는 초대칭 모형을 구축하기 위해.
• 모든 매개변수가 GUT 스케일까지 비가역성을 유지하도록 보장하여 Landau 극도 문제를 피하기 위해.
• 테바론 스케일의 새로운 색상 상태 존재를 예측하고, 대형 하드론 충돌기에서 검증 가능하도록 하기 위해.
• 이 모형의 LHC에서의 실현 가능한 물리적 서명을 탐색하기 위해.

제안 방법

• SU(5) GUT 군에서 변환되는 이중자 힉스 필드를 도입하여, 고차원에서 직접적으로 힉스 질량에 영향을 주는 기여를 한다.
• 고차원에서 힉스 질량 생성이 무거운 스토퍼 질량이나 혼합을 요구하지 않는 게이지 군과 힉스 섹터를 구성한다.
• 철저한 모형 설계를 통해 GUT 스케일까지 모든 커플링의 비가역성과 게이지 커플링 통합을 확보한다.
• 추가적인 이중자 표현을 포함한 최소 초대칭 표준모형 프레임워크를 사용하여 힉스 포텐셜을 수정한다.
• 일주기 효과 포텐셜 분석을 수행하여 전자약한 진공의 안정성과 정확한 힉스 질량을 확인한다.
• 충돌기 물리학을 분석하여, LHC에서의 힉스 및 새로운 색상 상태의 생성 및 붕괴 비율을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 무거운 스토퍼나 큰 스토퍼 혼합이 필요 없이도 관측된 125 GeV의 힉스 질량이 초대칭 모형에서 달성될 수 있는가?
• RQ2 GUT 스케일까지 모든 커플링이 비가역성을 유지하면서도 정확한 힉스 질량을 달성할 수 있는 초대칭 모형을 구성할 수 있는가?
• RQ3 이러한 모형이 예측하는 테바론 스케일의 새로운 색상 상태의 충돌기 서명은 무엇인가?
• RQ4 이중자 힉스 필드의 포함이 고차원에서 힉스 포텐셜과 질량에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ5 이 프레임워크에서 게이지 커플링 통합과 진공 안정성에 대한 영향은 무엇인가?

주요 결과

• Adjoint MSSM은 이중자 힉스 필드의 고차원 기여를 통해 약 125 GeV의 힉스 질량을 달성하며, 큰 스토퍼 질량이나 혼합을 필요로 하지 않는다.
• 모델의 모든 매개변수들이 GUT 스케일까지 비가역성을 유지하여 Landau 극도를 피하고 이론적 일관성을 확보한다.
• 이 모형은 테바론 스케일의 새로운 색상 입자를 예측하며, 제3세대 스퀘어크 또는 색상 레지온스를 위한 LHC 탐색에서 발견될 수 있다.
• 모형은 게이지 커플링 통합과 안정된 전자약한 진공을 유지하여 MSSM의 UV 완전한 확장으로서의 타당성을 뒷받침한다.
• 새로운 색상 상태에서 특징적인 충돌기 서명이 나타나며, 이는 빈도 없는 에너지나 이격된 정점이 있는 단일 제트 또는 이중 제트 최종 상태를 포함한다.
• 이 모형은 MSSM 이외의 최소한의 새로운 물리로 계층 문제를 자연스럽게 해결하며, 정밀한 힉스 질량 제약 조건을 충족시킨다.