[論文レビュー] Lightest Higgs boson masses in the R-parity violating supersymmetry

Marek Góźdź|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、R対称性破れ最小超対称性重力理論（RpV mSUGRA）モデルにおける最軽いヒッグスボソン質量を調査し、LHC/テバトロン観測で得られた120–140 GeVと整合するヒッグス質量を実現できる広範なパラメータ範囲が存在することを示している。特に、m_h⁰ ≈ 125 GeVと一致する17の候補点が特定された。研究では、特に高タンベータ（tanβ）およびA₀が、R対称性破れ項の影響に対してもヒッグス質量が安定するパラメータ領域を同定しており、特にΛ₀ ≈ 10⁻⁴のとき顕著である。

ABSTRACT

The first results on the searches of the Higgs boson appeared this Summer from the LHC and Tevatron groups, and has been recently backed up by the ATLAS and CMS experiments taking data at CERN's LHC. Even though the excitement that this particle has been detected is still premature, the new data constrain the mass of the lightest Higgs boson $m_{h^0}$ to a very narrow 120-140 GeV region with a possible peak at approximately 125 GeV. In this communication we shortly present the Higgs sector in a minimal supergravity model with broken R-parity. Imposing the constraint on $m_{h^0}$ we show that there is a relatively large set of free parameters of the model, for which that constraint is fulfilled. We indetify also points which result in the lightest Higgs boson mass being approximately 125 GeV. Also the dependence on the magnitude of the R-parity admixture to the model is discussed.

研究の動機と目的

• 観測されたヒッグスボソン質量が125 GeV付近であるのをR対称性破れ最小超対称性重力理論（RpV mSUGRA）がどのように説明できるかを評価すること。
• RpV mSUGRAモデルにおける自由パラメータの集合を同定し、それらが120–140 GeVの範囲に最軽いヒッグスボソン質量をもたらすかを特定すること。
• R対称性破れ項の大きさ、特にΛ₀に起因するヒッグス質量への依存関係を検討すること。
• RpVパラメータが変化する中で、m_h⁰ ≈ 125 GeVを満たす安定的で微調整された解が存在するかを同定すること。
• 標準的なLHCの除外限界がR対称性保存を仮定しているが、R対称性破れが存在する場合にRpV mSUGRAがそれらと整合するかを評価すること。

提案手法

• R対称性保存（RpC）およびR対称性破れ（RpV）項を含む超ポテンシャルを持つ最小超対称性重力モデルを採用。
• 完全な1ループの整合性関係式と質量行列の対角化を用いてヒッグス系のスペクトルを計算。
• 最軽いヒッグスボソン質量に制約を課す：120 GeV ≤ m_h⁰ ≤ 140 GeV、特にm_h⁰ ≈ 125 GeVに注目。
• A₀、tanβ、Λ₀（R対称性破れ項のカップリング）を変化させ、他のソフト対称性破れ項は固定。
• パラメータ空間における数値スキャンを実施し、観測されたヒッグス質量と実験的不確実性内に一致する点を同定。
• m_h⁰がRpVカップリング強度の変化にどの程度敏感かを分析し、RpVカップリング強度の変動に対する安定性に基づいて解を分類。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RpV mSUGRAモデルにおけるどのパラメータ空間が、LHCおよびテバトロンが観測した120–140 GeVの範囲に最軽いヒッグスボソン質量をもたらすか？
• RQ2 R対称性破れカップリングΛ₀はヒッグスボソン質量にどのように影響し、どのΛ₀の範囲が125 GeV付近の物理的ヒッグス質量を維持するか？
• RQ3 Λ₀の値が変化する中で、m_h⁰ ≈ 125 GeVを満たす安定的で微調整された解がRpV mSUGRAモデルに存在するか？
• RQ4 高タンベータ（tanβ）およびA₀の値が高いと、RpVフレームワーク内で観測されたヒッグス質量を達成する可能性がどのように変化するか？
• RQ5 標準的なLHCの除外限界（R対称性保存を仮定）が、R対称性破れを含むモデルにどの程度適用可能か？

主な発見

• RpV mSUGRAモデルにおいて、自由パラメータの相対的に大きな集合が、LHCおよびテバトロンの初期観測と整合する120–140 GeVの範囲に最軽いヒッグスボソン質量をもたらす。
• m_h⁰ ≈ 125 GeVに制限すると、許容可能なパラメータ空間は表2にリストされた17の候補点にまで縮小され、特に高タンベータ（tanβ）およびA₀の値が好まれる。
• m_h⁰ ≈ 125 GeVの解は、R対称性破れカップリングがΛ₀ ≈ 10⁻⁴に設定された場合に最も安定しており、RpV効果は無視できないが支配的ではない。
• Λ₀ > 数×10⁻⁴になると、ヒッグス質量はRpVカップリングに顕著に依存し、一部の点では急激な増加や振動的挙動を示す。
• 表2の19の候補点のうち3つはΛ₀に弱い依存性を示しており、RpVカップリングの変動に対しても安定した解であることが判明。特にtanβ = 40の2点が含まれる。
• Λ₀ = 10⁻⁴ではモデルは妥当であるが、Λ₀ ≤ 10⁻⁵では実質的にR対称性保存となり、Λ₀ ≥ 10⁻²ではあまりに強い摂動的効果を示し、物理的に妥当な範囲が制限される。