[論文レビュー] Split Supersymmetry with Non-Universal Higgs Masses

E. Arganda, J. Lorenzo Díaz-Cruz+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、非一様なヒッグス質量を持つスプリット超対称性のシナリオを提案する。スフェルミオンは重く（フラバー/CP問題を解消するためのデカップリング）、一方で残りのMSSMヒッグスボソン（H⁰, A⁰, H±）は電弱スケール近くで軽いまま保たれる。このようなモデルから特徴的なLHCの信号が得られ、現在の制約と整合的である一方で、実現可能な暗黒物質候補も備えている。

ABSTRACT

The recent discovery of a new boson at the LHC, which resembles a SM-like Higgs boson with $m_h=125$ GeV, is starting to provide strong guidelines into SUSY model building. For instance, the identification of such a state with the lightest CP-even Higgs boson of the MSSM ($h^0$), requires large values of $ an\beta$ and/or heavy sfermions. One outcome of this result is the possibility to solve the SUSY flavor and CP problems by decoupling, which points towards some realization of Split-inspired SUSY scenarios, in which scalars are much heavier than gauginos and higgsinos. However, we argue here that the remaining Higgs bosons of the MSSM ($H^0$, $A^0$, $H^{\pm}$) do not have to be as heavy as the sfermions, and having them with masses near the EW scale does not pose any conflict with current MSSM constraints. We discuss then some SUSY scenarios with heavy sfermions, from a bottom-up approach, which contain the full Higgs sector, as well as a possible dark matter candidate, with masses near the EW scale, and identify distinctive signals from these scenarios that could be searched at the LHC.

研究の動機と目的

• スプリット超対称性の枠組みにおいて、スフェルミオンのデカップリングによってSUSYのフラバー問題とCP問題を解決すること。
• スフェルミオンが重くても、残りのMSSMヒッグスボソン（H⁰, A⁰, H±）が電弱スケール近くに軽く保たれるかを調査すること。
• 電弱スケール近くに質量を持つ実現可能なSUSYモデルを構築し、暗黒物質候補を含めること。
• このようなシナリオから生じる特徴的なLHC信号を同定し、他のSUSYモデルと区別できることを確認すること。

提案手法

• 非一様なスカラー質量を持つMSSMヒッグス系を出発点として、下からのモデル構築アプローチを採用する。
• 125 GeVの標準模型に類似したヒッグス質量を達成するため、大きなtanβと重いスフェルミオンを仮定する。
• H⁰, A⁰, H± ヒッグスボソンを電弱スケール近くに軽く保つことで、現在のMSSM制約と矛盾しないようにする。
• 質量が電弱スケール近くにある暗黒物質候補（例えば、軽いヒッグスノ、またはシングレットに類似した状態）を導入する。
• ヒッグスの生成・崩壊断面積の解析を通じて、得られる素粒子物理学的性質を調査し、特徴的なLHCシグネチャを同定する。
• モデルの予測を既存のLHCデータおよびフラバー/CP制約と比較し、実現可能性を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スフェルミオンが重い状態でも、MSSMヒッグス系（H⁰, A⁰, H±）が電弱スケール近くに軽く保たれるか、125 GeVのヒッグスボソンの観測と整合的か。
• RQ2 スプリットSUSYの枠組みにおいて、軽いヒッグス系が現在の実験的制約と矛盾しないか。
• RQ3 スフェルミオンが重いけれども、H⁰, A⁰, H± ボソンが軽いモデルから生じる特徴的なLHCシグネチャは何か。
• RQ4 このようなモデルが、電弱スケール近くに質量を持つ実現可能な暗黒物質候補を収容できるか。
• RQ5 非一様なヒッグス質量が、このSUSYシナリオの素粒子物理学的性質および検出可能性にどのように影響を与えるか。

主な発見

• スフェルミオンが重くても、MSSMヒッグス系（H⁰, A⁰, H±）は電弱スケール近くに軽く保たれ、現在の実験的制約に違反しない。
• 大きなtanβと重いスフェルミオンを用いることで、125 GeVのヒッグスボソンを効果的に実現でき、観測されたヒッグス質量と整合的である。
• 質量が電弱スケール近くにある暗黒物質候補がモデルに含まれており、実現可能で、LHCで検出可能である可能性を有する。
• 軽いヒッグス系から特徴的なLHCシグネチャが生じ、特定のヒッグス生成および崩壊パターンを示し、他のモデルと区別する手がかりを提供する。
• スフェルミオンのデカップリングによってSUSYのフラバー問題とCP問題が自然に解決されつつ、豊富なヒッグス素粒子物理学的性質を維持できる。
• 非一様なヒッグス質量を許容することで、LHCで検証可能な一貫性があり、素粒子物理学的に実現可能なスプリットSUSYモデルが構築可能である。