[论文解读] 126 GeV Higgs Boson Associated with D-term Triggered Dynamical Supersymmetry Breaking

H. Itoyama, Nobuhito Maru|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 4

一句话总结

本文提出了一种在扩展的 U(1) 规范群框架下的 D-项触发动力学超对称性自发破缺（DDSB）机制，其中整体 U(1) 规范对称性的 D-项贡献将希格斯玻色子质量提升至 126 GeV，且无需微调。该模型通过 D-项自然生成软希格斯质量，而 U(1) 规范耦合常数为 O(1) 时，即可实现观测到的希格斯质量，且对 D-项真空期望值的变化不敏感。

ABSTRACT

Continuing with our previous work on D-term triggered dynamical supersymmetry breaking, we consider a system in which our generic N=1 action is minimally extended to include the pair of Higgs doublet superfields charged under the overall U(1) as well as mu and B mu terms. The gauge group is taken to be SU(3)_C times SU(2)_L times U(1)_Y times U(1). We point out, among other things, that the Higgs mass less than the Z-boson mass at tree level can be pushed up to be around 126 GeV by D-term contributions of the overall U(1). This is readily realized by taking a U(1) gauge coupling of O(1).

研究动机与目标

• 为解决 MSSM 中的‘小层次问题’，即 126 GeV 的希格斯质量需要较重的顶夸克伴子或较大的 A-项。
• 探讨扩展的 U(1) 规范对称性中的 D-项贡献是否能自然地将希格斯质量提升至超过 Z 玻色子质量。
• 将 MSSM 希格斯 sector 纳入 D-项触发的动力学超对称性自发破缺框架中，其中软质量由 D-项诱导，而非显式项。
• 在包含完整 MSSM 物质内容时，确保扩展的 U(1) 规范对称性的异常消除。

提出的方法

• 该模型通过引入一个全局 U(1) 规范群，使希格斯双态在其下带电荷，从而导致软质量中的 D-项贡献。
• D-项真空期望值（VEV）通过非微扰框架下的 Hartree-Fock 近似动态生成，类似于 BCS 和 NJL 模型。
• 希格斯质量通过极小化有效势得到的间隙方程计算，其中 D-项 VEV 作为关键参数。
• 软质量由 D-项贡献诱导，取代了 MSSM 中的显式软项，希格斯质量则从包含 D-项和 μ-项的标量势中导出。
• 通过引入两个 SM 单态场并赋予其精心选择的 U(1) 电荷，实现所有规范异常的消除。
• 该模型假设非微扰的 Hartree-Fock 近似，使得一阶量子修正有效势与树幅阶势一致，从而导出 D-项 VEV 的超越性间隙方程。

实验结果

研究问题

• RQ1 扩展的 U(1) 规范对称性中的 D-项贡献是否能在不进行微调的情况下，将希格斯质量提升至 126 GeV？
• RQ2 在缺乏显式软项的情况下，D-项触发的动力学超对称性自发破缺机制如何生成软希格斯质量？
• RQ3 为实现观测到的 126 GeV 希格斯质量，所需的 U(1) 规范耦合常数是多少？
• RQ4 希格斯质量对 D-项 VEV 变化的敏感性如何？其非解耦行为的物理机制是什么？
• RQ5 当包含完整的 MSSM 物质内容时，扩展的 U(1) 规范对称性是否可以实现异常消除？

主要发现

• 即使树幅阶质量初始低于 Z 玻色子质量，整体 U(1) 规范对称性的 D-项贡献仍可将希格斯质量提升至约 126 GeV。
• U(1) 规范耦合常数为 O(1) 即可实现 126 GeV 的希格斯质量，避免了参数的微调。
• 由于 D-项贡献的非解耦性质，希格斯质量对 D-项 VEV 的大小不敏感。
• 软希格斯质量通过 D-项动态生成，从而在拉格朗日量中无需显式软质量项。
• 通过引入两个具有特定 U(1) 电荷的 SM 单态场，成功实现异常消除，满足所有异常消除条件。
• 该模型在 Hartree-Fock 近似下保持一致，D-项 VEV 作为由有效势导出的超越性间隙方程的解而自然出现。