[논문 리뷰] Will at least one of the Higgs bosons of the next-to-minimal supersymmetric extension of the Standard Model be observable at LEP2 or the LHC?

John F. Gunion, Howard E. Haber외 1명|arXiv (Cornell University)|1996. 10. 11.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 LEP2와 LHC에서 다음으로 최소한의 초대칭 표준모형(NMSSM)에서 힉스 보손의 관측 가능성에 대해 조사한다. 두 개의 힉스 두중우와 하나의 힉스 싱เก트르 슈퍼필드 모델을 사용하여, 특정 매개변수 영역에서는 고유성 빛의 밀도 조건과 운동역학적 제약 조건으로 인해 어느 한 쪽의 충돌기에서도 힉스 상태가 관측 불가능하다는 것을 입증한다. 이는 고유성 빛의 밀도가 매우 높은 경우에도 마찬가지다.

ABSTRACT

We demonstrate that there are regions of parameter space in the next-to-minimal (i.e. two-Higgs-doublet, one-Higgs-singlet superfield) supersymmetric extension of the SM for which none of the Higgs bosons are observable either at LEP2 with $\\sqrt{s}=192 GeV$ and an integrated luminosity of $L=1000 inverse pb$ or at the LHC with $L=600 inverse fb$.

연구 동기 및 목표

• 다음으로 최소한의 초대칭 표준모형(NMSSM)에서 LEP2 또는 LHC에서 적어도 하나의 힉스 보손이 관측될 수 있는지 확인하는 것.
• 힉스 보손이 약한 결합이나 질량 계층으로 인해 탐지되지 않을 수 있는 NMSSM의 매개변수 공간을 탐색하는 것.
• 실제 빛의 밀도 조건 하에서 LEP2와 LHC가 NMSSM의 전체 힉스 섹터에 대해 얼마나 민감한지 평가하는 것.
• 현재와 향후 계획된 충돌기에서 힉스 섹터가 실제로 보이지 않게 되는 매개변수 공간의 영역을 특정하는 것.

제안 방법

• 두 개의 힉스 두중우와 하나의 싱게트르 슈퍼필드를 사용하여 NMSSM의 힉스 포텐셜을 구성하는 것.
• 퍼티럽베이티브 계산을 통해 물리적 힉스 상태의 질량 스펙트럼과 혼합 각도를 분석하는 것.
• LEP2와 LHC에서 힉스 보손의 생성 단면적과 붕괴 분지비를 평가하는 것.
• 관측 가능성 임계값을 결정하기 위해 운동역학적 제약과 결합 상수 제약를 적용하는 것.
• 분석에서 LEP2에 대해 1000 pb⁻¹, LHC에 대해 600 fb⁻¹의 통합 빛의 밀도를 사용하는 것.
• 신호 강도를 배경 수준과 비교하여 관측 가능성 여부를 평가하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 √s = 192 GeV인 LEP2와 1000 pb⁻¹ 빛의 밀도 조건에서, NMSSM 매개변수 공간의 어떤 영역에서 힉스 보손이 모두 관측 불가능한가?
• RQ2 LEP2에서 실패한 경우, LHC가 600 fb⁻¹ 빛의 밀도로 NMSSM에서 적어도 하나의 힉스 상태를 관측할 수 있는가?
• RQ3 NMSSM에서 힉스 관측 가능성을 저하시키는 주요 붕괴 모드와 생성 메커니즘은 무엇인가?
• RQ4 혼합 각도와 싱게트르 성분이 힉스 보손의 결합 상수와 관측 가능성에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ5 힉스 상태가 너무 약하게 결합되거나 너무 무거워서 어느 충돌기에서도 관측되지 않는 매개변수 영역이 존재하는가?

주요 결과

• 1000 pb⁻¹의 통합 빛의 밀도가 있음에도 불구하고, NMSSM 매개변수 공간의 일부 영역에서는 LEP2에서 어떤 힉스 보손도 관측 불가능하다.
• 특정 매개변수 영역에서는 LHC가 600 fb⁻¹의 빛의 밀도를 가진다 해도 힉스 상태를 관측하지 못한다. 이는 결합 상수가 억제되기 때문이다.
• 싱게트르 혼합으로 인해 힉스 보손의 쿼크 및 게이지 보손과의 결합 상수가 크게 감소하면, 힉스 보손이 탐지되지 않을 수 있다.
• 가장 가벼운 힉스 보손은 어느 충돌기에서나 배경 수준을 초과해 생성되지 않을 정도로 너무 약하게 결합될 수 있다.
• 운동역학적 억제와 큰 혼합 각도는 고유성 빛의 밀도가 높아도 힉스 상태를 실제로 보이지 않게 만들 수 있다.
• 이 연구는 LEP2와 LHC에서 전체 힉스 섹터가 실험적으로 접근 불가능해지는 특정 매개변수 범위를 특정하였다.