[論文レビュー] Constrained Supersymmetry after the Higgs Boson Discovery: A global analysis with Fittino

P. Bechtle, K. Desch+10 more|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 12被引用数 26

ひとこと要約

本稿では、LHCの除外限界、LHCおよびテバトロンからのヒッグス粒子質量および信号率測定、低エネルギー物理量を組み込んだFittinoフレームワークを用いて、制約付き最小超対称標準模型（CMSSM）のグローバルフィットを提示する。ヒッグス信号率の組み込みによりフィットの質が向上するが、妥当なパラメータ空間は依然として非常に制限されており、最良のフィット点は $ M_0 = 504 $ GeV、$ M_{1/2} = 1016 $ GeV、$ A_0 = -2870 $ GeV、$ \tan\beta = 18 $、$ \chi^2/\text{ndf} = 49.6/59 $ であり、CMSSMがダークマターを伴う標準模型（SM）と区別できなくなっていることを示している。

ABSTRACT

We present preliminary results from the latest global fit analysis of the constrained minimal supersymmetric standard model (CMSSM) performed within the Fittino framework. The fit includes low-energy and astrophysical observables as well as collider constraints from the non-observation of new physics in supersymmetric searches at the LHC. Furthermore, the Higgs boson mass and signal rate measurements from both the LHC and Tevatron experiments are included via the program HiggsSignals. Although the LHC exclusion limits and the Higgs mass measurements put tight constraints on the viable parameter space, we find an acceptable fit quality once the Higgs signal rates are included.

研究の動機と目的

• ヒッグス粒子発見後の最新の実験的制約をすべて組み込んだ後におけるCMSSMの妥当なパラメータ空間を特定すること。
• 低エネルギー物理量、宇宙物理学的観測、および加速器実験の観測量がCMSSM枠組み内で整合的であるかを評価すること。
• ヒッグス信号率測定がグローバルフィットの質およびパラメータ制約に与える影響を評価すること。
• LHCの除外限界、ヒッグス質量測定、およびミュオンの異常磁気モーメントの間にある矛盾をCMSSMにおいて調査すること。
• 更新された実験的データと統計的手法を用いて、CMSSMの妥当性を定量的に評価すること。

提案手法

• Fittinoフレームワークは、約 $ 10^8 $ 点のスキャンを実行する自動適応型マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）アルゴリズムを用いて、5次元のCMSSMパラメータ空間をサンプリングする。
• SPheno-3.1.11 が超対称粒子スペクトルを計算し、FeynHiggs-2.9.4 がヒッグス粒子の質量および結合定数を計算する。
• HiggsSignals-1.0.0 がLHCおよびテバトロンのヒッグス信号率および質量測定からの $ \chi^2 $ 添付を評価する。
• HiggsBounds-3.8.1 は、LEP、テバトロン、LHCのヒッグス探索結果を再構成された $ \chi^2 $ 尤度関数を用いて除外限界を組み込む。
• MicrOMEGAs-2.4.5 および DarkSUSY-5.0.5 が、ダークマターの残存密度および直接検出制約を計算する。
• AstroFit および SuperIso-3.3 は、$ B_s \to \mu\mu $、$ B \to \tau\nu $、および $ a_\mu^{\text{SUSY}} $ の制約を含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 すべての最新の実験的制約を組み込んだ後、CMSSMの妥当なパラメータ空間はどのようなものか？
• RQ2 ヒッグス粒子の信号率測定値は、CMSSMの予測とどの程度一致するか？
• RQ3 LHCの除外限界およびヒッグス質量測定は、CMSSMのパラメータ空間をどの程度制限するか？
• RQ4 ミュオンの異常磁気モーメントとLHCの除外限界の間に、CMSSMにおいて矛盾があるか？
• RQ5 CMSSMは観測されたヒッグス粒子の性質を説明しつつ、ダークマターおよびフラーバー物理学と整合的であると見なせるか？

主な発見

• 最良のフィット点は $ M_0 = 504 $ GeV、$ M_{1/2} = 1016 $ GeV、$ A_0 = -2870 $ GeV、$ \tan\beta = 18 $、$ \chi^2/\text{ndf} = 49.6/59 $ であり、良好なフィット品質を示している。
• 観測されたヒッグス粒子質量との整合性が良好なことから、ストーク・コアンニヒレーション領域がフォーカスポイント領域よりも好まれる。
• 大きな負の $ A_0 $ 値が好まれ、ストップの混合を最大限に高めるが、$ A_0 = 0 $ は好まれない。
• ヒッグス粒子の部分衰変幅は、標準模型（SM）と比較して最大で $ \sim 3\% $ 以内にずれるため、ヒッグス信号率によるCMSSMの探査は極めて困難である。
• 最軽いヒッグス粒子はSMに類似しており、観測結果と整合的である。重いヒッグス粒子系は質量が $ \gtrsim 1 $ TeV でデカップルしている。
• 典型的なクォーク超対称粒子のスケールは $ \sim 2 $ TeV であり、$ \tilde{t}_1 $ は $ \gtrsim 750 $ GeV まで軽くなる可能性がある。一方、最軽い中性ノイザーおよびストーキューは $ 350-600 $ GeV でほぼ degenerate である。