[论文解读] CP violation in SUSY

Sabine Kraml|ArXiv.org|Oct 26, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 64被引用 11

一句话总结

本文综述了最小超对称标准模型（MSSM）中的CP破坏，重点关注Higgs和规范ino圈中的显式CP破坏相位。研究表明，CP破坏相位显著影响Higgs混合、对撞机可观测量、电偶极矩（EDM）约束以及中性子暗物质丰度——即使在实验EDM限制范围内，也可能使暗物质预测值改变一个数量级。

ABSTRACT

CP violation in supersymmetric models is reviewd with focus on explicit CP violation in the MSSM. The topics covered in particular are CP-mixing in the Higgs sector and its measurement at the LHC, CP-odd observables in the gaugino sector at the ILC, EDM constraints, and the neutralino relic density.

研究动机与目标

• 分析MSSM中显式CP破坏相位对Higgs sector现象学与对撞机信号的影响。
• 评估规范ino圈中CP奇可观测量在未来的直线对撞机实验中的作用。
• 评估来自电偶极矩（EDM）的约束对MSSM中CP破坏相位的限制。
• 研究CP相位如何影响中性子丰度及其与WMAP暗物质界限的一致性。
• 量化CP相位对中性子湮灭截面与暗物质丰度的影响。

提出的方法

• 通过单圈辐射修正，分析由复三线耦合与规范ino质量引起的Higgs圈中CP混合。
• 采用CPX基准情景模拟Higgs圈中最大CP破坏，特定设定$ M_{\text{SUSY}} $、$ \tan\beta $与$ M_{H^{/pm}} $参数。
• 应用来自Tl、Hg与中子实验的EDM约束，以限制MSSM参数空间中的复相位。
• 使用热冻结模型评估中性子丰度$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $，包含所有湮灭与共湮灭通道。
• 对$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $中的相位依赖性进行一般性分析，分离耦合效应与动力学效应。
• 使用数值模拟与参数扫描（例如Belanger等，2006年）在不同CP相位下绘制$ M_1 $–$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $平面中的允许区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 MSSM中Higgs与规范ino圈的复相位如何影响CP偶与CP奇Higgs态的混合？
• RQ2 ILC中CP奇不对称性在多大程度上可探测规范ino圈中的CP破坏相位？
• RQ3 来自Tl、Hg与中子实验的EDM约束如何限制MSSM中CP破坏相位的大小？
• RQ4 CP破坏相位对中性子丰度的影响是什么？其与WMAP暗物质界限的一致性如何？
• RQ5 即使在隔离动力学效应后，CP相位是否仍能显著改变中性子湮灭截面？

主要发现

• 由$ \text{Im}(A_t \bar{\tilde{t}} \tilde{t}) $驱动的Higgs圈CP混合，可导致最轻Higgs玻色子具有显著的CP奇分量，从而削弱LEP的质量限制。
• 在具有最大相位的CPX情景中，最轻Higgs玻色子的LEP排除区域显著减小，允许更轻的Higgs质量。
• 来自Tl、Hg与中子实验的电偶极矩（EDM）将强CP相位限制在$ |\theta| < 10^{-9} $，但MSSM中的CP破坏相位仍在此范围内可行。
• CP破坏相位可使中性子丰度$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $变化达一个数量级，即使在分离相位依赖耦合与动力学效应后依然如此。
• 在$ M_1 $–$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $平面中，允许任意CP相位时，$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} $的允许范围扩大五倍，其值在$ \tilde{\rho}_{\text{CDM}} \times 10^{-10} $至$ 10^{-9} $之间变化。
• 对于混合型Bino–Higgsino LSP，CP破坏相位允许更小的$ m_{\tilde{\tau}^{\bar{1}}} - m_{\tilde{\tau}^{0}_{1}} $质量差与WMAP界限一致，从而扩展了可行参数空间。