[论文解读] A New Tool for the study of the CP-violating NMSSM

Florian Domingo|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 42被引用 6

一句话总结

本文提出了一种基于 Fortran 的新工具，集成于 NMSSMTools 中，可实现对 CP 破坏型 Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model（NMSSM）的高精度现象学分析。该工具计算了规范粒子和希格斯玻色子质量与耦合的单圈及主导双圈修正，包含希格斯玻色子和顶夸克的二体衰变，与 HiggsBounds/HiggsSignals 工具接口以施加 LHC 约束，并通过电偶极矩（EDM）估计来约束 CP 破坏相位——为探索 NMSSM 希格斯 sector 中的 CP 破坏现象提供了全面的分析工具。

ABSTRACT

Supersymmetric extensions of the Standard Model open up the possibility for new types of CP-violation. We consider the case of the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model where, beyond the phases from the soft lagrangian, CP-violation could enter the Higgs sector directly at tree-level through complex parameters in the superpotential. We develop a series of Fortran subroutines, cast within the public tool NMSSMTools and allowing for a phenomenological analysis of the CP-violating NMSSM. This new tool performs the computation of the masses and couplings of the various new physics states in this model: leading corrections to the sparticle masses are included; the precision for the Higgs masses and couplings reaches the full one-loop and leading two-loop order. The two-body Higgs and top decays are also attended. We use the public tools HiggsBounds and HiggsSignals to test the Higgs sector. Additional subroutines check the viability of the sparticle spectrum in view of LEP-limits and constrain the phases of the model via a confrontation to the experimentally measured Electric Dipole Moments. These tools will be made publicly available in the near future. In this paper, we detail the workings of our code and illustrate its use via a comparison with existing results. We also consider some consequences of CP-violation for the NMSSM Higgs sector.

研究动机与目标

• 开发一种公开的计算工具，用于 CP 破坏型 NMSSM 的现象学研究，扩展现有的 NMSSMTools 框架。
• 在复参数存在的情况下，包含规范粒子和希格斯玻色子质量与耦合的完整单圈及主导双圈修正。
• 实现希格斯玻色子和顶夸克的二体衰变计算，以支持现象学检验。
• 与 HiggsBounds 和 HiggsSignals 工具接口，以将希格斯 sector 的模型预测与 LHC 数据进行对比。
• 整合来自电偶极矩（EDM）测量的约束，以限制模型中 CP 破坏相位的取值。

提出的方法

• 在 NMSSMTools 框架内开发 Fortran 子程序，以处理超势和软性破缺项中的复参数。
• 利用完整的单圈和主导双圈（双对数）贡献，计算对希格斯和超规范粒子谱的辐射修正。
• 实现了包含复耦合和相位依赖矩阵元的希格斯和顶夸克的二体衰变宽度。
• 与公开工具 HiggsBounds 和 HiggsSignals 集成，将模型预测与 LHC 希格斯玻色子搜索结果进行对比。
• 增加了一个子程序，用于估计电偶极矩（EDM），以约束希格斯和超费米子 sector 中的 CP 破坏相位。
• 采用希格斯势的参数展开方法，以处理多重复相位引入的复杂性，避免完整有效势重建。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何系统地分析 CP 破坏型 NMSSM，以包含对质量与耦合的完整单圈及主导双圈修正？
• RQ2 超势中的复参数对希格斯玻色子和超规范粒子质量与衰变的物理解释有何影响？
• RQ3 HiggsBounds 和 HiggsSignals 提供的 LHC 希格斯玻色子搜索约束在 CP 破坏型 NMSSM 中如何应用？
• RQ4 EDM 测量在多大程度上限制了 NMSSM 中的 CP 破坏相位？
• RQ5 当允许复相位存在时，该模型是否仍能保持真空稳定并符合 LEP 超对称实验限制？

主要发现

• 该新工具能够计算包含完整单圈和主导双圈修正的希格斯玻色子和超规范粒子质量，实现了对 CP 破坏型 NMSSM 的高精度现象学分析。
• 对希格斯玻色子和顶夸克的二体衰变宽度计算准确，包含了复耦合和相位依赖矩阵元的影响。
• 与 HiggsBounds 和 HiggsSignals 的接口使得 NMSSM 希格斯 sector 与 LHC 数据的对比更加稳健，验证了模型预测的可靠性。
• EDM 估计为 CP 破坏相位提供了强有力的约束，特别是在希格斯和超费米子 sector 中，显著缩小了可行参数空间。
• 当 EDM 约束被满足时，该模型在引入复相位后仍与 LEP 超对称实验限制和真空稳定性一致。
• 该工具在 CP 对称极限下成功复现了现有代码（如 NMSSMCALC 和 SoftSUSY）的已知结果，验证了其实现的正确性。