[论文解读] Higgs boson bounds in non-minimal supersymmetric standard models

J. R. Espinosa, M. Quirós|Aug 14, 1992

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

该论文通过数值积分规范运行方程（RGEs），结合一阶辐射修正和顶/底夸克的Yukawa耦合，在非最小超对称标准模型（NMSSM）中计算了最轻CP偶性Higgs玻色子质量的上限。对于基于单重态的NMSSM和基于三重态的NMSSM，当顶夸克质量超过91 GeV时，绝对上限约为140 GeV，由于额外的Higgs场和高能标下的微扰性约束，该上限扩展了MSSM的110 GeV限制。

ABSTRACT

In the minimal supersymmetric standard model (MSSM), when radiative corrections are included, the mass of the $CP=+1$ lightest Higgs boson is bounded by $\sim 110\ GeV$ for $m_t < 150\ GeV$ and a scale of supersymmetry breaking $\sim\ 1\ TeV$. In non-minimal supersymmetric standard models (NMSSM) upper bounds on the mass of the corresponding scalar Higgs boson arise if the theory is required to remain perturbative up to scales $\gg G_F^{-1/2}$. We have computed those bounds for two illustrative NMSSM: i) A model with an arbitrary number of gauge singlets; ii) A model with three $SU(2)_L$ triplets with $Y=0,\pm 1$. We have integrated numerically the corresponding renormalization group equations (RGE), including the top and bottom quark Yukawa couplings, and added one-loop radiative corrections. For $m_t > 91\ GeV$ the absolute bounds are $\sim 140\ GeV$ for both models.

研究动机与目标

• 将最小超对称标准模型（MSSM）中的Higgs玻色子质量界限扩展至非最小超对称模型。
• 研究额外Higgs场——特别是规范单重态或三重态——对最轻Higgs玻色子质量上限的影响。
• 施加理论在远高于费米尺度（G_F^{-1/2}）的能标下保持微扰性的要求。
• 通过求解包含一阶修正和完整顶夸克与底夸克Yukawa耦合的规范运行方程（RGEs），数值计算这些界限。

提出的方法

• 对两种不同的NMSSM实现形式进行规范运行方程（RGEs）的数值积分：一种是包含任意数量规范单重态的模型，另一种是包含三个超荷为Y = 0, ±1的SU(2)_L三重态的模型。
• 在Higgs势中包含一阶辐射修正，特别是来自顶夸克和底夸克Yukawa耦合的贡献。
• 应用微扰性条件，要求理论在远高于费米尺度（G_F^{-1/2}）的能标下保持微扰，以约束允许的参数空间。
• 以顶夸克质量为关键输入，分析m_t > 91 GeV时的界限。
• 比较两种NMSSM模型所得Higgs质量界限，评估不同新物理场对质量上限的影响。
• 在这些约束条件下，计算最轻CP偶性Higgs玻色子的最大允许质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 当要求理论在高能标下保持微扰性时，非最小超对称标准模型中，最轻CP偶性Higgs玻色子的最大可能质量是多少？
• RQ2 与MSSM相比，额外的Higgs场——特别是规范单重态或三重态——如何影响Higgs质量的上限？
• RQ3 顶夸克质量在这些扩展模型中对推导出的Higgs质量界限有多大影响？
• RQ4 顶夸克和底夸克的辐射修正及Yukawa耦合如何改变NMSSM中的Higgs质量限制？
• RQ5 在相同的微扰性约束下，基于单重态的NMSSM与基于三重态的NMSSM在Higgs质量界限上是否存在显著差异？

主要发现

• 对于基于单重态和基于三重态的NMSSM模型，当顶夸克质量超过91 GeV时，最轻CP偶性Higgs玻色子质量的上限约为140 GeV。
• 该上限高于MSSM的典型110 GeV限制，表明NMSSM中扩展的Higgs场可在保持微扰性的前提下容纳更重的Higgs玻色子。
• 在远高于G_F^{-1/2}的能标下保持微扰性的条件是推导这些上限的关键，因为它限制了允许的参数空间。
• 包含一阶辐射修正和完整的顶夸克与底夸克Yukawa耦合显著影响Higgs势参数的跑动，从而影响最终的质量界限。
• 结果在不同NMSSM实现中具有鲁棒性，表明在相同理论约束下，存在一个约140 GeV的普遍上限。
• 当m_t > 91 GeV时，该界限被达到，表明顶夸克质量存在一个关键阈值，影响非最小SUSY模型中可实现的最大Higgs质量。