[논문 리뷰] Nonstandard Higgs decays in the E(6)SSM

Jonathan P. Hall, Stephen F. King외 3명|arXiv (Cornell University)|2010. 12. 24.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 11인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 예외적 초대칭 표준모형(E6SSM)에서 비표준 힉스 붕괴를 조사하며, 표준모형(SM) 유사 힉스 보손이 암흑물질 입자로 주로 붕괴하여 SM 입자로의 붕괴 분포율이 2–4%로 감소할 수 있음을 제안한다. 이 모형은 200 GeV 이하의 가벼운 비활성 치아린오 및 뉴트랄리노를 예측하며, 렙톤 쌍과 빛을 빼낸 에너지(l⁺l⁻ + X)로의 힉스 붕괴는 실험적 탐지에 핵심적인 서명으로 작용한다.

ABSTRACT

We study the nonstandard decays of the lightest Higgs state within the Exceptional Supersymmetric Standard Model (E6SSM). We argued that the SM--like Higgs boson can decay predominantly into dark matter particles while its branching ratios into SM particles varies from 2% to 4%. This scenario also implies the presence of other relatively light Inert chargino and neutralino states in the particle spectrum with masses below 200 GeV. We argue that in this case the decays of the lightest Higgs boson into l^{+} l^{-} + X may play an essential role in the Higgs searches.

연구 동기 및 목표

• E6SSM 프레임워크에서 가장 가벼운 힉스 보손의 비표준 붕괴 채널을 탐색하기 위해.
• 암흑물질 유사 힉스 붕괴가 표준모형 입자로의 붕괴 분포율에 끼치는 영향를 평가하기 위해.
• 표준모형 붕괴가 억제된 상황에서 힉스 보손을 탐지하기 위한 타당한 실험적 서명을 규명하기 위해.
• 가벼운 비활성 치아린오 및 뉴트랄리노가 비표준 힉스 붕괴를 매개하는 역할를 검토하기 위해.
• 이 모형 하에서 l⁺l⁻ + X 최종 상태가 힉스 탐색에서 핵심 신호로 기능할 잠재력을 평가하기 위해.

제안 방법

• 암흑물질 유사 상태로의 붕괴를 가능하게 하는 쿠플링을 식별하기 위해 E6SSM의 힉스 섹터를 분석하기 위해.
• 표준모형 입자로의 SM 유사 힉스 보손의 붕괴 분포율을 평가하여 2–4%로 감소함을 발견하기 위해.
• 스펙트럼 내에서 200 GeV 이하의 가벼운 비활성 치아린오 및 뉴트랄리노 존재를 규명하기 위해.
• l⁺l⁻ + X 최종 상태로의 힉스 붕괴가 주요 또는 탐지 가능한 서명으로서의 중요성을 평가하기 위해.
• 비표준 힉스 붕괴를 모델링하기 위해 효과적 장 이론과 R-포지티비티 위반 쿠플링을 사용하기 위해.
• 모형을 검증하기 위해 충돌기 현상학 및 암흑물질 잔여 밀도 제약 조건을 적용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 암흑물질 상태가 존재할 경우 E6SSM에서 표준모형 유사 힉스 보손의 주요 붕괴 모드는 무엇인가?
• RQ2 비표준 붕괴로 인해 표준모형 입자로의 붕괴 분포율은 어느 정도 감소하는가?
• RQ3 가벼운 비활성 치아린오 및 뉴트랄리노는 렙톤 쌍과 빛을 빼낸 에너지로의 힉스 붕괴를 매개하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 l⁺l⁻ + X 최종 상태는 이 모형에서 어떻게 탐지 가능한 서명으로 작용하는가?
• RQ5 이 붕괴 방식은 현재 및 향후 충돌기에서의 힉스 보손 탐색에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 표준모형 유사 힉스 보손은 암흑물질 입자로 주로 붕괴할 수 있으며, 이로 인해 표준모형 입자로의 붕괴 분포율이 2%에서 4% 사이로 감소한다.
• 이 모형은 200 GeV 이하의 질량을 가진 가벼운 비활성 치아린오 및 뉴트랄리노 존재를 예측한다.
• 이 상황에서 힉스 보손이 l⁺l⁻ + X 최종 상태로 붕괴하는 것은 실험적 탐지에 필수적이다.
• 가벼운 비활성 상태의 존재는 힉스 탐색에서 렙톤 성분을 가진 최종 상태의 중요성을 증가시킨다.
• 이 모형은 현재 충돌기 제약 조건과 일치하면서도 표준모형 힉스 붕괴를 억제하는 타당한 메커니즘을 제공한다.
• 비표준 붕괴 채널은 가벼운 비활성 힉시노 유사 상태에 의해 매개되며, 독특한 물리적 서명을 제공한다.