[论文解读] Lightest Higgs Boson Mass in Supersymmetric See-saw Model

Junjie Cao, Jin Min Yang|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本文研究了超对称跷跷板模型，其中具有大马约拉纳质量的右手中微子超多重态解释了小中微子质量。一阶量子修正表明，右手中微子超多重态的标量伙伴（sneutrino）与中微子圈修正与顶-停止夸克贡献相互抵消，从而降低最轻的希格斯玻色子质量——若右手中微子的软对称性破缺质量较小，则该模型可能被排除。

ABSTRACT

The supersymmetric see-saw model is an elegant extension of the minimal supersymmetric standard model by introducing right-handed neutrino superfields with heavy Majorana masses to naturally explain the tiny masses of light neutrinos. Since the neutrino Yukaka couplings can be as large as the top-quark Yukawa couplings in this model, the neutrino/sneutrino may cause sizable effects in Higgs boson self-energy loops. Our explicit one-loop calculations show that the neutrino/sneutrino effects have an opposite sign to top/stop effects and thus lighten the lightest Higgs boson. Depending on the soft-breaking mass of the right-handed neutrino, whose origin and magnitude are unknown so far, such effects may be sizable enough to endanger or even exclude the supersymmetric see-saw model.

研究动机与目标

• 研究右手中微子超多重态对超对称跷跷板模型中希格斯玻色子质量的影响。
• 评估大中微子Yukawa耦合（与顶夸克相当）是否会在希格斯 sector 引入显著的辐射修正。
• 确定由于希格斯质量降低而可能排除该模型的条件，取决于未知的对称性破缺参数。
• 评估超对称跷跷板模型与实验测得的希格斯质量约束的一致性。

提出的方法

• 采用一阶量子场论计算，推导超对称跷跷板模型中希格斯玻色子的自能修正。
• 在圈图中同时包含手征性中微子及其标量超对称伙伴（sneutrino）的贡献。
• 比较中微子/sneutrino贡献与主导的顶夸克/停止夸克贡献的符号与大小。
• 以最小超对称标准模型（MSSM）为基准框架，引入右手中微子超多重态与大马约拉纳质量。
• 分析希格斯质量的偏移对右手中微子超多重态软对称性破缺质量的依赖性。
• 通过求和所有相关圈修正，评估对最轻希格斯玻色子质量的净效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 在超对称跷跷板模型中，中微子与sneutrino圈如何影响最轻希格斯玻色子的质量？
• RQ2 与顶夸克/停止夸克贡献相比，右手中微子超多重态对希格斯质量的辐射修正的符号与大小如何？
• RQ3 由于中微子/sneutrino圈导致的希格斯质量抑制是否可能排除超对称跷跷板模型？
• RQ4 希格斯质量预测对右手中微子超多重态未知的软对称性破缺质量有多敏感？
• RQ5 在何种条件下，实验测得的希格斯质量约束可能使该模型被排除？

主要发现

• 中微子与sneutrino圈对希格斯玻色子质量产生负修正，其符号与顶夸克和停止夸克的正修正相反。
• 当中微子Yukawa耦合较大、接近顶夸克Yukawa耦合时，该负修正的量级可能显著。
• 该修正对右手中微子超多重态的软对称性破缺质量极为敏感，而该质量尚属未知。
• 若软质量较小，负修正可能使最轻希格斯玻色子质量低于实验观测值，从而可能排除该模型。
• 因此，该模型的可行性高度依赖于右手中微子软对称性破缺质量的未知尺度。
• 结果表明，除非右手中微子的软质量足够大，否则超对称跷跷板模型可能受到希格斯质量测量的强烈约束。