[论文解读] Lightest Higgs boson masses in the R-parity violating supersymmetry

Marek Góźdź|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文研究了R-宇称破坏最小超引力（RpV mSUGRA）模型中轻希格斯玻色子的质量，表明在广泛参数范围内均可得到与LHC/费米实验室观测结果一致的希格斯玻色子质量（120–140 GeV），其中17个候选参数点的计算结果达到m_h⁰ ≈ 125 GeV。研究识别出特定参数区域——尤其是高tanβ和A₀——在R-宇称破坏耦合下希格斯质量保持稳定，尤其当Λ₀ ≈ 10⁻⁴时表现显著。

ABSTRACT

The first results on the searches of the Higgs boson appeared this Summer from the LHC and Tevatron groups, and has been recently backed up by the ATLAS and CMS experiments taking data at CERN's LHC. Even though the excitement that this particle has been detected is still premature, the new data constrain the mass of the lightest Higgs boson $m_{h^0}$ to a very narrow 120-140 GeV region with a possible peak at approximately 125 GeV. In this communication we shortly present the Higgs sector in a minimal supergravity model with broken R-parity. Imposing the constraint on $m_{h^0}$ we show that there is a relatively large set of free parameters of the model, for which that constraint is fulfilled. We indetify also points which result in the lightest Higgs boson mass being approximately 125 GeV. Also the dependence on the magnitude of the R-parity admixture to the model is discussed.

研究动机与目标

• 评估R-宇称破坏最小超引力（RpV mSUGRA）模型在容纳观测到的约125 GeV希格斯玻色子质量方面的可行性。
• 识别RpV mSUGRA模型中能产生轻希格斯玻色子质量在120–140 GeV范围内的自由参数集合。
• 研究希格斯质量对R-宇称破坏耦合大小（特别是Λ₀）的依赖性。
• 确定在RpV参数变化下，是否存在m_h⁰ ≈ 125 GeV的稳定且微调敏感的解。
• 评估RpV mSUGRA与LHC约束的相容性，尤其考虑到标准LHC排除限界基于R-宇称守恒假设。

提出的方法

• 采用具有R-宇称破坏的最小超引力模型，超级势中同时包含R-宇称守恒（RpC）和R-宇称破坏（RpV）项。
• 应用完整的单圈跑动方程与质量矩阵对角化方法，计算希格斯 sector 的谱结构。
• 施加轻希格斯玻色子质量约束：120 GeV ≤ m_h⁰ ≤ 140 GeV，重点聚焦于m_h⁰ ≈ 125 GeV。
• 改变关键模型参数：A₀、tanβ 和 Λ₀（R-宇称破坏耦合），同时固定其他软对称性破缺项。
• 在参数空间中进行数值扫描，识别出能以实验不确定度范围内重现观测希格斯质量的点。
• 分析m_h⁰对Λ₀变化的敏感性，按其在RpV耦合强度变化下的稳定性对解进行分类。

实验结果

研究问题

• RQ1 RpV mSUGRA模型中哪些参数空间能产生与LHC和费米实验室观测结果一致的轻希格斯玻色子质量（120–140 GeV）？
• RQ2 R-宇称破坏耦合Λ₀如何影响希格斯玻色子质量？哪些Λ₀取值范围可维持物理上合理的125 GeV左右的希格斯质量？
• RQ3 RpV mSUGRA模型中是否存在对Λ₀取值范围具有鲁棒性的稳定且微调敏感的解，使得m_h⁰ ≈ 125 GeV？
• RQ4 高tanβ和A₀值如何影响在RpV框架下实现观测到的希格斯质量的可能性？
• RQ5 基于R-宇称守恒的LHC标准排除限界在多大程度上适用于存在R-宇称破坏的模型？

主要发现

• RpV mSUGRA模型中存在相对较大的自由参数集合，其产生的轻希格斯玻色子质量位于120–140 GeV范围内，与早期LHC和费米实验室数据一致。
• 当约束在m_h⁰ ≈ 125 GeV时，允许的参数空间缩小至17个候选点（见表2），其中高tanβ和A₀值被优先考虑。
• 当R-宇称破坏耦合设定为Λ₀ ≈ 10⁻⁴时，m_h⁰ ≈ 125 GeV的解最为稳定，此时RpV效应不可忽略但非主导。
• 当Λ₀ > 几个×10⁻⁴时，希格斯质量对RpV耦合表现出显著依赖性，部分点出现强烈增长或振荡行为。
• 表2中19个候选点中有3个对Λ₀表现出微弱依赖性，表明即使在RpV耦合强度变化下仍保持稳定，其中包括两个tanβ = 40的点。
• 当Λ₀ = 10⁻⁴时，该模型仍具物理可行性；当Λ₀ ≤ 10⁻⁵时，模型近似为R-宇称守恒；当Λ₀ ≥ 10⁻²时，耦合过强，导致理论过于强耦合，限制了物理可接受的参数范围。