[논문 리뷰] The CMSSM Favoring New Territories: The Impact of New LHC Limits and a 125 GeV Higgs

Andrew Fowlie, M. Kazana외 6명|arXiv (Cornell University)|2012. 06. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 47

한 줄 요약

이 논문은 LHC 신규 데이터를 바탕으로 약한 최소 초대칭 표준모형(CMSSM)을 업데이트하며, 125 GeV 힉스 보손 제약 조건과 BR(Bs→μμ)의 향상된 한계, 그리고 CMS 레이저 검색의 시뮬레이션된 검출기 효율성을 포함한다. 글로벌 피팅 결과, A-펑글 및 스토-코애너할레이션 영역가 선호되며, 포커스 포인트 영역은 이제 불리해졌고, 이에 따라 초대칭 입자 질량은 더 높아지고 스핀-독립적 암흑물질 산란 단면적은 더 낮아졌다.

ABSTRACT

We present an updated and extended global analysis of the Constrained MSSM (CMSSM) taking into account new limits on supersymmetry from ~5/fb data sets at the LHC. In particular, in the case of the razor limit obtained by the CMS Collaboration we simulate detector efficiency for the experimental analysis and derive an approximate but accurate likelihood function. We discuss the impact on the global fit of a possible Higgs boson with mass near 125 GeV, as implied by recent data, and of a new improved limit on BR(B_s->\mu\mu). We identify high posterior probability regions of the CMSSM parameters as the stau-coannihilation and the A-funnel region, with the importance of the latter now being much larger due to the combined effect of the above three LHC results and of dark matter relic density. We also find that the focus point region is now disfavored. Ensuing implications for superpartner masses favor even larger values than before, and even lower ranges for dark matter spin-independent cross section, \sigma^{SI}_p s\gamma) and BR(B_s->\mu\mu).

연구 동기 및 목표

• 최근 LHC 데이터(누적 적분 루미너스 ~5/fb)를 고려하여 CMSSM 매개변수 공간을 재평가하기 위해.
• CMS 레이저 검색의 실험적 제약 조건을 개선하기 위해 검출기 효율성을 시뮬레이션하고 정확한 우도 함수를 구축하기 위해.
• 125 GeV 힉스 보손과 향상된 BR(Bs→μμ) 한계가 CMSSM의 글로벌 피팅에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 암흑물질 잔류 밀도 및 직접 탐지 제약 조건과 관련하여 CMSSM 매개변수 공간 내 고우도 확률 영역을 식별하기 위해.
• 선호되는 영역에서 초대칭 입자 질량과 스핀-독립적 암흑물질 산란 단면적(σ^SI_p)의 예측을 업데이트하기 위해.

제안 방법

• CMS 레이저 검색의 검출기 효율성을 시뮬레이션하여 CMSSM 매개변수 공간에 대해 근사적이지만 정확한 우도 함수를 유도하기 위해.
• 약 5/fb의 데이터에서 유도된 최신 LHC 한계를 통합하며, 이는 CMS 레이저 분석과 업데이트된 BR(Bs→μμ) 한계를 포함한다.
• 암흑물질 잔류 밀도를 핵심 제약 조건으로 삼아, 베이지안 글로벌 피팅 기법을 적용하여 CMSSM 매개변수 전반에 걸친 우도 확률을 평가한다.
• 우도 평가에서 측정된 힉스 질량(약 125 GeV)을 고정 입력으로 사용하여 모델의 호환성에 미치는 영향을 평가한다.
• 우도 확률과 데이터 일치성에 기반하여 스토-코애너할레이션, A-펑글, 포커스 포인트 영역 간의 비교 분석을 수행한다.
• 초대칭 입자 질량과 스핀-독립적 암흑물질 산란 단면적(σ^SI_p)의 업데이트된 예측을 도출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최근 약 5/fb의 LHC 한계가 CMSSM 매개변수 공간의 우도 확률에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 125 GeV 힉스 보손은 Higgs 질량과 전자약력 대칭 붕괴와 관련하여 CMSSM의 글로벌 피팅에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 향상된 BR(Bs→μμ) 한계는 A-펑글 및 스토-코애너할레이션 채널을 포함한 다양한 CMSSM 영역의 타당성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 LHC 데이터, 힉스 질량, 암흑물질 잔류 밀도의 복합 제약 조건 하에서, 스토-코애너할레이션, A-펑글, 또는 포커스 포인트 영역 중 어느 것이 가장 선호되는가?
• RQ5 선호되는 영역에서 초대칭 입자 질량과 스핀-독립적 암흑물질 산란 단면적의 업데이트된 예측은 무엇인가?

주요 결과

• 125 GeV 힉스 보손, 향상된 BR(Bs→μμ) 한계, 그리고 LHC 5/fb 데이터의 병합 효과로 인해 A-펑글 영역이 CMSSM 글로벌 피팅에서 상당히 선호됨.
• 스토-코애너할레이션 영역는 여전히 고우도 확률 영역을 유지하며, 데이터와의 강한 호환성을 보임.
• 포커스 포인트 영역은 이제 불리해졌으며, 업데이트된 제약 조건 하에서 가능성은 감소함.
• 특히 선호되는 A-펑글 및 스토-코애너할레이션 영역에서 초대칭 입자 질량은 이전 추정치보다 더 높아졌음.
• 스핀-독립적 암흑물질 산란 단면적(σ^SI_p)은 현재의 직접 탐지 한계와 일치하는 더 낮은 값으로 제약됨.
• BR(Bs→μμ) 한계는 특정 CMSSM 영역의 불리함을 강화하고 A-펑글 및 스토-코애너할레이션 채널의 선호도를 뒷받침하는 데 핵심적인 역할을 함.