[論文レビュー] A Predictive Yukawa Unified SO(10) Model: Higgs and Sparticle Masses

Muhammad Adeel Ajaib, Ilia Gogoladze+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 27, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、t-b-τ ユーカワ結合の統一を実現する予測可能な超対称的 SO(10) までの統一モデルを提案し、しきい値補正と重いストップクォークが自然にヒッグス粒子質量を約125 GeVに予測することを示している。Isajet と SuSpect の2つの独立したスペクトル計算機を用いて、この予測の頑健性を確認し、CP-odd ヒッグス粒子質量が約600 GeVであることを同定した。また、色を持つ超対称粒子は3 TeV以上であり、重い中性ノイド粒子がストーオと同時に消失することで、正しい残存密度が達成される。

ABSTRACT

We revisit a class of supersymmetric SO(10) models with t-b-tau Yukawa coupling unification condition, with emphasis on the prediction of the Higgs mass. We discuss qualitative features in this model that lead to a Higgs mass prediction close to 125 GeV. We show this with two distinct computing packages, Isajet and SuSpect, and also show that they yield similar global features in the parameter space of this model. We find that t-b-tau Yukawa coupling unification prefers values of the CP-odd Higgs mass m_{A} to be around 600 GeV, with all colored sparticle masses above 3 TeV. We also briefly discuss prospects for testing this scenario with the ongoing and planned direct dark matter detection experiments. In this class of models with t-b-tau Yukawa unification, the neutralino dark matter particle is heavy (m_{ ildeχ_1^{0}} \gtrsim 400 m \ GeV), which coannihilates with a stau to yield the correct relic abundance.

研究の動機と目的

• SO(10) GUT フレームワークにおける t-b-τ ユーカワ結合の統一が、自然に125 GeV のヒッグス粒子質量を予測できるかどうかを調査すること。
• Isajet 7.84 と SuSpect 2.41 の2つの独立したスぺクトル計算ツールを用いて、この予測の頑健性を評価すること。
• ユーカワ結合統一が超粒子質量、ヒッグス系の性質、およびダークマターの残存密度に与える影響を特定すること。
• LHCb が観測した Bs→μ⁺μ⁻ 衰えと、直接的ダークマター検出実験からの制約を踏まえたモデルの妥当性を評価すること。

提案手法

• t-b-τ ユーカワ結合の統一を達成するために、GUT スケールで非一様なスレーター対称性破れゲージノー質量と、一様なヒッグスのスレーター対称性破れ質量を採用する。
• ボトムクォークのユーカワ結合へのしきい値補正を計算し、それらが最も軽い CP-偶性ヒッグス質量に与える影響を評価する。
• 2つの独立したスペクトル生成器（Isajet 7.84 と SuSpect 2.41）を用いて、ヒッグス質量の予測を評価し、結果の相互検証を可能にする。
• t-b-τ ユーカワ結合統一（5%未満）、電弱対称性の自発的破れ、およびストーオ-中性ノイド共消滅による残存密度の制約を満たすパラメータ空間をスキャンする。
• 中性ノイド-核子のスピン非依存およびスピン依存散乱断面積を用いて、ダークマター直接検出断面積を計算する。
• LHCb が測定した Bs→μ⁺μ⁻ 衰えの制約を適用し、特に擬スカラー・ヒッグス粒子交換に依存する (tanβ)⁶/mₐ⁴ の依存性を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SO(10) GUT モデルにおける t-b-τ ユーカワ結合統一は、一貫して125 GeV のヒッグス粒子質量を予測できるか？
• RQ2 このモデルにおけるしきい値補正はヒッグス質量予測にどのように影響し、重いストップクォークは果たす役割は何か？
• RQ3 t-b-τ ユーカワ結合統一下で、Isajet と SuSpect の両者によるヒッグスおよび超粒子質量の予測がどの程度一致するか？
• RQ4 厳密なユーカワ結合統一（≤5%）下で、CP-odd ヒッグス粒子および他の超粒子の予測質量は何か？
• RQ5 モデルはストーオ-中性ノイド共消滅によって正しいダークマター残存密度を説明できるか？また、現在の直接検出限界と整合性があるか？

主な発見

• t-b-τ ユーカワ結合統一が5%未満の精度で達成される場合、軽い CP-偶性ヒッグス粒子質量は約125 GeVに予測され、ATLAS および CMS の観測結果と整合する。
• CP-odd ヒッグス粒子質量は約600 GeVに予測され、YU が5%未満の範囲では400 GeVから1 TeVの範囲に分布する。
• 色を持つ超粒子（グルーギノを含む）は3 TeV以上に予測され、現在のLHCの限界を回避するが、14 TeVでの運転で検出可能になる可能性がある。
• 最も軽い中性ノイドは重い（mχ̃₁⁰ ≳ 400 GeV）が、ストーオと同時に消失することで、宇宙論的観測と整合する残存密度が達成される。
• 中性ノイド-核子スキャッタリングのスピン非依存およびスピン依存断面積は、現在の実験感度以下にあり、直接検出実験において妥当なモデルである。
• モデルは LHCb が測定した Bs→μ⁺μ⁻ 衰えと整合する。特に、tanβ ≈ 47 および mₐ ≈ 600 GeV で (tanβ)⁶/mₐ⁴ 依存性が満たされる。