[论文解读] An NMSSM Without Domain Walls

Tao Han, Paul Langacker+1 more|ArXiv.org|Feb 6, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

该论文提出了一种具有 U(1)' 规范对称性和多个单态标量的扩展 NMSSM，以在不产生域墙的情况下解决 μ 问题。通过使用不同的单态场将有效 μ 参数与 Z′ 玻色子质量解耦，该模型允许轻希格斯玻色子（低至 20 GeV）具有显著的双态成分，从而在 Z 和 W 玻色子耦合被抑制的情况下仍可在直线对撞机上实现探测。

ABSTRACT

We consider the Higgs sector in an extension of the MSSM involving an extra U(1)' gauge symmetry and SM singlet U(1)' charged scalars, in which the effective $μ$ parameter is decoupled from the Z' mass. There are large mixings between Higgs doublets and singlets, significantly affecting the Higgs spectrum, production cross sections, decay modes, exclusion limits, and allowed parameters ranges. Scalars considerably lighter than 114 GeV are allowed, and the range $ an β\sim 1$ is both allowed and theoretically favored. We concentrate on the lighter (least model dependent) Higgs particles with significant SU(2)-doublet components to their wave functions, for the case of no explicit CP violation in the Higgs sector. We consider their spectra, including the dominant radiative corrections to their masses in the large $ ilde t$ mass limit; production cross sections and exclusion limits at LEP and a future linear collider; and decay properties.

研究动机与目标

• 在不引入域墙的前提下解决 MSSM 中的 μ 问题，而域墙是简单 NMSSM 模型的顽疾。
• 构建一个基于非异常 U(1)' 规范对称性的紫外兼容模型，自然抑制诸如 μS 和 S³ 等危险项。
• 将有效 μ 参数与 Z′ 规范玻色子质量解耦，从而在 Z′ 较重的同时仍允许轻希格斯态的存在。
• 研究具有显著双态成分的轻 CP 偶和 CP 奇希格斯玻色子的现象学，重点关注 LEP 和直线对撞机的约束。
• 在无显式 CP 破坏的前提下，分析希格斯的产生、衰变模式及排除极限。

提出的方法

• 通过引入具有三个单态场（S, S₁, S₂, S₃）和 U(1)' 规范对称性的超势，利用规范不变性禁止 μ 和 S³ 项。
• 利用超势和 U(1)' 电荷导出的 F 项和 D 项势能，稳定标量势并生成质量劈裂。
• 引入软 SUSY 破坏项，包括三线 A 项和双线性质量项，以打破全局对称性并解除 degeneracies。
• 在大停止质量极限下，使用顶/停止圈图计算希格斯质量的单圈辐射修正。
• 对真空期望值进行参数扫描，以识别包含轻希格斯态的可行最小值。
• 计算最轻和最重 CP 偶态的 Higgsstrahlung 截面（e⁺e⁻ → ZH）以及 ZZH 耦合相对于标准模型的比值。

实验结果

研究问题

• RQ1 U(1)' 扩展的 NMSSM 是否能在通过动态生成的 μ 项解决 μ 问题的同时避免域墙的形成？
• RQ2 将有效 μ 参数与 Z′ 质量解耦对希格斯谱和现象学有何影响？
• RQ3 最轻的 CP 偶希格斯玻色子能有多轻，同时仍与 LEP2 和未来直线对撞机的约束一致？
• RQ4 当通过新的 D 项和单态耦合在相空间上允许时，轻希格斯玻色子的主要衰变模式是什么？
• RQ5 较重希格斯态的产生截面和 ZZH 耦合与标准模型相比如何？

主要发现

• 该模型允许质量低至 20 GeV 的轻 CP 偶希格斯玻色子，由于对 Z 和 W 玻色子的耦合被抑制，因此在 LEP2 中未被探测到。
• 最轻的希格斯态（H₁）在 500 GeV 直线对撞机上的 Higgsstrahlung 截面仍可测量，表明未来对撞机中存在潜在发现可能。
• 最重的 CP 偶希格斯态的 ZZH 耦合相对于标准模型被抑制，表明其与 Z 玻色子的耦合已被解耦。
• 当相空间允许时，新的衰变模式如 H → A₁A₁ 和 H → χ⁰χ⁰ 占主导地位，这是由于 U(1)' 所致的 D 项和 F 项贡献。
• 该模型支持 tanβ ∼ 1 的广泛参数范围，这在理论上受青睐且与实验约束一致。
• 参数空间包含无逃逸方向的可行真空中配置，其中三个单态 S₁、S₂、S₃ 的真空期望值远大于 H₁、H₂ 和 S。