[論文レビュー] 126 GeV Higgs Boson Associated with D-term Triggered Dynamical Supersymmetry Breaking

H. Itoyama, Nobuhito Maru|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、拡張されたU(1)ゲージ群枠組みにおいて、全U(1)ゲージ対称性からのD項寄与が、微調整を必要とせずにヒッグス粒子質量を126 GeVまで向上させるD項駆動型動的スピン統一対称性破れ（DDSB）メカニズムを提案する。モデルは自然にD項によるスミノスヒッグス質量を生成し、O(1)のU(1)ゲージカップリングが観測されたヒッグス質量を達成するが、D項真空期待値の変動に対しては感受性が低い。

ABSTRACT

Continuing with our previous work on D-term triggered dynamical supersymmetry breaking, we consider a system in which our generic N=1 action is minimally extended to include the pair of Higgs doublet superfields charged under the overall U(1) as well as mu and B mu terms. The gauge group is taken to be SU(3)_C times SU(2)_L times U(1)_Y times U(1). We point out, among other things, that the Higgs mass less than the Z-boson mass at tree level can be pushed up to be around 126 GeV by D-term contributions of the overall U(1). This is readily realized by taking a U(1) gauge coupling of O(1).

研究の動機と目的

• MSSMにおける「小さな階層問題」に対処すること。具体的には、126 GeVのヒッグス質量は、重いストップクォークや大きなA項を必要とする。
• 拡張されたU(1)ゲージ対称性からのD項寄与が、Zボソン質量を超えて自然にヒッグス質量を引き上げるかどうかを検討すること。
• MSSMのヒッグスセクターを、D項によって駆動される動的SUSY破れフレームワークに統合すること。この場合、スミノス質量は明示的な項ではなくD項によって誘導される。
• 完全なMSSM物質セクターを含めた場合に、拡張されたU(1)ゲージ対称性の異常キャンセレーションを確保すること。

提案手法

• モデルは、ヒッグスダブルットが電荷を帯びる全U(1)ゲージ群を導入することでMSSMを拡張し、スミノス質量にD項寄与をもたらす。
• D項真空期待値（VEV）は、非摂動的枠組みにおけるHartree-Fock近似によって動的に生成され、BCSモデルやNJLモデルに類似している。
• ヒッグス質量は、有効ポテンシャルの極値を取ることで導かれるギャップ方程式を用いて計算され、D項VEVが主要なパラメータとして機能する。
• スミノス質量はD項寄与によって誘導され、MSSMにおける明示的スミノス項の代わりに機能する。ヒッグス質量は、D項とμ項を含むスカラー・ポテンシャルから導出される。
• すべてのゲージ異常をキャンセルするために、U(1)電荷を適切に選んだ2つのSMノーカル場を導入することで異常キャンセレーションを達成する。
• 非摂動的Hartree-Fock近似を仮定し、1ループ有効ポテンシャルが木レベルポテンシャルと一致する。これにより、D項VEVについての超越的ギャップ方程式が導かれる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張されたU(1)ゲージ対称性からのD項寄与が、微調整を伴わずヒッグス質量を126 GeVまで引き上げられるか？
• RQ2 明示的スミノス項が存在しない状況で、D項駆動型動的SUSY破れメカニズムがどのようにスミノスヒッグス質量を生成するか？
• RQ3 観測された126 GeVのヒッグス質量を達成するには、どの程度のU(1)ゲージカップリングが必要か？
• RQ4 ヒッグス質量はD項VEVの変動に対してどれほど感受性が低いか？この非分解性挙動はどのように説明できるか？
• RQ5 完全なMSSM物質内容を含めた場合に、拡張されたU(1)ゲージ対称性は異常フリーに保たれるか？

主な発見

• 初期の木レベル質量がZボソン質量未満であっても、全U(1)ゲージ対称性からのD項寄与によってヒッグス質量が約126 GeVまで引き上げられる。
• O(1)のU(1)ゲージカップリングが、126 GeVのヒッグス質量を達成するのに十分であり、パラメータの微調整を回避できる。
• D項寄与の非分解性特性により、ヒッグス質量はD項VEVの大きさに対して感受性が低い。
• スミノスヒッグス質量はD項による動的生成によって得られ、ラグランジアンに明示的なスミノス質量項を必要としない。
• 特定のU(1)電荷をもつ2つのSMノーカル場を導入することで、すべての異常キャンセレーション条件を満たす。
• Hartree-Fock近似の下でモデルは一貫しており、D項VEVは有効ポテンシャルから導かれる超越的ギャップ方程式の解として現れる。