[论文解读] Goldstini Give the Higgs a Boost

J. J. Thaler, Zoe Thomas|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 22被引用 3

一句话总结

该论文表明，在具有未被消耗的金斯蒂诺的多 sector 超对称模型中，最轻可观测 sector 超对称粒子（LOSP）即使在没有希格斯ino 成分的情况下，也能主要衰变为一个希格斯玻色子和一个未被消耗的金斯蒂诺。这是通过不受超流约束的增强算符实现的，导致在超对称级联衰变中产生增强的希格斯玻色子产生，尤其是在存在 R 对称性时。

ABSTRACT

Supersymmetric collider phenomenology depends crucially on whether the lightest observable-sector supersymmetric particle (LOSP) decays, and if so, what the LOSP decay products are. For instance, in SUSY models where the gravitino is lighter than the LOSP, the LOSP decays to its superpartner and a longitudinal gravitino via supercurrent couplings. In this paper, we show that LOSP decays can be substantially modified when there are multiple sectors that break supersymmetry, where in addition to the gravitino there are light uneaten goldstini. As a particularly striking example, a bino-like LOSP can have a near 100% branching fraction to a higgs boson and an uneaten goldstino, even if the LOSP has negligible higgsino fraction. This occurs because the uneaten goldstino is unconstrained by the supercurrent, allowing additional operators to mediate LOSP decay. These operators can be enhanced in the presence of an R symmetry, leading to copious boosted higgs production in SUSY cascade decays.

研究动机与目标

• 理解多个超对称性破缺 sector 如何影响最轻可观测 sector 超对称粒子（LOSP）的衰变。
• 研究未被消耗的金斯蒂诺是否能通过绕过标准超流约束，介导 LOSP 的新衰变通道。
• 探讨此类衰变对超对称对撞机现象学的影响，特别是对希格斯玻色子产生的增强作用。
• 确定 R 对称性在增强至希格斯玻色子 + 金斯蒂诺末态的衰变分支比中的作用。

提出的方法

• 分析多个超对称性破缺 sector 导致多个金斯蒂诺（包括未被消耗的）存在的多 sector 超对称模型。
• 识别出未被消耗的金斯蒂诺不受超流耦合约束，从而允许额外的有效算符介导 LOSP 衰变。
• 构建涉及 LOSP、希格斯玻色子和未被消耗的金斯蒂诺的有效场论算符，这些算符不被超流结构所抑制。
• 在模型中引入 R 对称性，以增强这些新算符的耦合强度，从而提高衰变分支比。
• 计算 LOSP 衰变为希格斯玻色子 + 未被消耗的金斯蒂诺的分支比，特别是在类 Wino 的 LOSP 情况下。
• 评估此类衰变对超对称级联衰变的物理解释影响，特别是对增强希格斯玻色子产生的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在多 sector 超对称模型中，未被消耗的金斯蒂诺是否能介导 LOSP 的显著衰变模式？
• RQ2 当引入涉及未被消耗金斯蒂诺的额外算符时，LOSP 的衰变分支比如何变化？
• RQ3 R 对称性在增强 LOSP、希格斯玻色子与未被消耗金斯蒂诺之间耦合中的作用是什么？
• RQ4 即使 higgsino 成分可忽略，类 Wino 的 LOSP 是否仍能主要衰变为一个希格斯玻色子和一个未被消耗的金斯蒂诺？
• RQ5 此类衰变的对撞机信号特征是什么，特别是对增强希格斯玻色子产生的影响？

主要发现

• 即使 higgsino 成分可忽略，类 Wino 的 LOSP 也能具有接近 100% 的分支比衰变为一个希格斯玻色子和一个未被消耗的金斯蒂诺。
• 该衰变由不受超流耦合约束的有效算符介导，这些算符因未被消耗金斯蒂诺的存在而被允许。
• 在存在 R 对称性时，这些算符可显著增强，导致极大的分支比。
• 该衰变机制可在超对称级联衰变中导致大量增强的希格斯玻色子产生。
• 该现象源于未被消耗金斯蒂诺缺乏超流抑制，从而开启了新的衰变路径。
• 该机制为具有多个超对称性破缺 sector 的超对称模型提供了一种新型的增强希格斯玻色子来源。