[논문 리뷰] Upper Bound on the Lightest Higgs Mass in Supersymmetric Theories

Gagik K. Yeghiyan|ArXiv.org|1999. 04. 29.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 다음으로 최소 초대칭 표준 모형(NMSSM)에서 가벼운 힉스 보손 질량의 상한을 조사한다. 이는 통합 스케일까지의 페르투르바티브 제약 조건과 최근의 탑 쿼크 질량 데이터를 사용하여 이루어진다. 논문은 NMSSM의 결합 상수에 대한 제약 조건을 도출하고, 약 130–140 GeV 정도의 최대 힉스 질량을 예측한다. 이는 추가적인 싱เก트론 기여와 양자 수정 보정으로 인해 일반적인 MSSM 예측보다 낮다.

ABSTRACT

The problem of the lightest Higgs boson mass in the next-to-minimal supersymmetric standard model (NMSSM) is investigated. Assuming the validity of the perturbation theory up to unification scales and using the recent experimental results for the top quark mass, the restrictions on the NMSSM coupling constants are obtained. These restrictions are used to make the predictions for the lightest Higgs mass, which are compared to those of the minimal supersymmetric standard model (MSSM).

연구 동기 및 목표

• 페르투르바티브 가정 하에 NMSSM에서 가장 가벼운 힉스 보손의 질량이 가질 수 있는 최대값을 결정하는 것.
• GUT 스케일까지의 쿼앙텀 장 이론의 단위성과 페르투르바티브 제약 조건을 사용하여 NMSSM 결합 상수를 제약하는 것.
• 결과적으로 도출된 힉스 질량 예측을 최소 초대칭 표준 모형(MSSM)의 예측과 비교하는 것.
• NMSSM에서 추가적인 싱게트론 힉스 필드가 힉스 질량 스펙트럼에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 페르투르바티브 양자장 이론과 일치하는 현상학적으로 타당한 가장 가벼운 힉스 질량의 상한을 제공하는 것.

제안 방법

• GUT 스케일까지의 초대칭 표준 모형(NMSSM)에 대해 페르투르바티브 양자장 이론의 재규격화군 방정식(RGEs)을 적용하며, 페르투르바티브 성립을 가정한다.
• 측정된 탑 쿼크 질량(약 175 GeV)을 사용하여 NMSSM의 매개변수 공간을 제약한다.
• 단위성과 페르투르바티브 제약 조건에서 유도된 NMSSM의 삼중 결합(λ)과 싱게트론 자기결합(κ)에 대한 제약 조건을 도출한다.
• 싱게트론 섹터 기여를 포함한 제약된 결합 상수를 사용하여 1-루프 보정된 힉스 질량을 계산한다.
• 동일한 가정 하에 MSSM의 예측과 비교하여 도출된 힉스 질량 예측을 분석한다.
• 수치적 분석을 통해 허용 가능한 매개변수 공간을 맵핑하고 가장 높은 도달 가능한 가장 가벼운 힉스 질량을 식별한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 페르투르바티브 제약 조건 하에 NMSSM에서 가장 가벼운 힉스 보손의 질량이 가질 수 있는 최대값은 무엇인가?
• RQ2 NMSSM의 결합 상수(λ 및 κ)는 힉스 질량의 상한에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 NMSSM에 싱게트론 힉스 필드를 포함시킬 경우, MSSM과 비교해 힉스 질량은 어떻게 변화하는가?
• RQ4 탑 쿼크 질량은 NMSSM에서 힉스 질량의 상한을 설정하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 페르투르바티브 단위성과 재규격화군 진화는 NMSSM 매개변수 공간을 얼마나 제약하는가?

주요 결과

• 페르투르바티브 가정 하에 NMSSM에서 가장 가벼운 힉스 보손 질량의 상한은 약 130–140 GeV로 확인되었다.
• NMSSM에서 싱게트론 힉스 필드의 포함은 MSSM보다 더 높은 힉스 질량을 가능하게 하지만, 상한은 여전히 페르투르바티브 성립 조건에 의해 제약받는다.
• 삼중 결합 λ는 단위성과 페르투르바티브 제약 조건으로 인해 강하게 제약되며, 싱게트론 혼합에 의한 힉스 질량 증가를 제한한다.
• 싱게트론 자기결합 κ는 GUT 스케일까지의 페르투르바티브 행동을 유지하기 위해 상한으로 제약된다.
• 싱게트론과 더블릿 세트의 상호작용로 인해 NMSSM의 예측된 힉스 질량는 MSSM의 상한 이하에 머물러 있다.
• 결과는 측정된 탑 쿼크 질량과 일치하며, NMSSM에서 페르투르바티브 성립을 위반하지 않는 한 가장 가벼운 힉스 질량는 약 140 GeV를 초과할 수 없다는 것을 시사한다.