[论文解读] Higgs masses and couplings in the NMSSM

Ulrich Ellwanger, C. Hugonie|ArXiv.org|Jun 19, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文推导了NMSSM中轻子和第二轻子CP偶宇称Higgs玻色子的质量上限，包含主导的两圈量子修正。结果表明，若排除轻子Higgs（R < 1/2）在133.5 GeV以下，则耦合R > 1/2（强耦合）的Higgs玻色子质量最高可达190 GeV，从而可通过LEP与Tevatron联合搜索实现对NMSSM参数空间的完整覆盖。

ABSTRACT

We give the upper bounds on the masses of the lightest and second lightest CP even Higgs bosons in the NMSSM, the MSSM extended by a gauge singlet. The dominant two loop corrections are included. Since the coupling R of the lightest Higgs scalar to gauge bosons can be small, we study in detail the relation between masses and couplings of both lightest scalars. We present upper bounds on the mass of a 'strongly' coupled Higgs (R&gt;1/2) as a function of lower experimental limits on the mass of a 'weakly' coupled Higgs (R&lt;1/2). With the help of these results, the whole parameter space of the model can be covered.

研究动机与目标

• 推导NMSSM中轻子和第二轻子CP偶宇称Higgs玻色子的质量上限，包含主导的两圈量子修正。
• 分析Higgs耦合（R）与质量之间的相互作用，尤其关注轻子Higgs耦合被抑制（R < 1/2）的情形。
• 提供一种框架，通过弱耦合Higgs的实验下限与强耦合Higgs的上限，覆盖整个NMSSM参数空间。
• 通过推导第二轻子Higgs质量随其耦合强度变化的约束，指导LEP与Tevatron的实验搜索。

提出的方法

• 计算有效势至两圈阶，包含顶夸克与停粒子圈的主导对数修正。
• 利用有效势展开评估主导两圈修正，重点关注与hₜ⁴和hₜ⁶成比例的项，并对主导对数进行重求和。
• 包含波函数重正化与Higgs-顶夸克Yukawa耦合修正，以正确关联物理质量与耦合。
• 通过结合树图关系与辐射修正，推导Higgs质量上限，假设M_susy ≤ 1 TeV。
• 利用关系式R₁ = 1 − R₂，将弱耦合Higgs（R₁ < 1/2）的约束映射至强耦合Higgs（R₂ > 1/2）。
• 数值结果以质量-耦合图（图3）形式呈现，展示在固定m₁下，m₂随R₂变化的上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 当第二轻子CP偶宇称Higgs玻色子的矢量玻色子耦合为强耦合（R₂ > 1/2）时，其最大可能质量是多少？前提是轻子Higgs受到约束。
• RQ2 与MSSM相比，两圈修正如何影响NMSSM中轻子Higgs质量上限？
• RQ3 为排除整个NMSSM参数空间，对弱耦合Higgs（R₁ < 1/2）的质量下限需达到多高？
• RQ4 若排除一个R ≈ 1/2、质量≈133.5 GeV的Higgs玻色子，是否可仅通过LEP与Tevatron数据探测NMSSM的全部参数空间？
• RQ5 当轻子Higgs几乎不可见（R₁ → 0）时，第二轻子Higgs的最大质量是多少？

主要发现

• 当第二轻子CP偶宇称Higgs玻色子（m₂）的耦合R₂接近0.5时，其质量上限可达190 GeV，前提是轻子Higgs（m₁）被排除在133.5 GeV以下。
• 当R₂ → 1（即R₁ → 0）时，m₂的上限退化为轻子Higgs的标准上限，约为133.5 GeV。
• 只有在m₁ → 0的极限下，m₂的上限才被完全饱和，这要求对R₁ < 1/2的轻子Higgs施加强实验约束。
• 必须排除一个R₁ ≈ 1/2、质量m₁ ≈ 133.5 GeV的Higgs玻色子，才能检验NMSSM的全部参数空间。
• 目前LEP II对R₁ < 1/2的m₁下限，导致在R₂ ≈ 0.5时，m₂的上限约为160 GeV。
• 为完全探测NMSSM，需排除一个R满足1/3 < R < 1且质量低于135 GeV的Higgs玻色子，假设Tevatron的亮度为30 fb⁻¹。