[论文解读] Natural NMSSM with a Light Pseudoscalar Higgs and Singlino LSP

C. T. Potter|arXiv (Cornell University)|May 20, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 36被引用 3

一句话总结

本文提出了一种具有轻量赝标量希格斯玻色子和单态费米子LSP的自然Next-to-Minimal Supersymmetric Model（NMSSM），其动机源于自然性以及诸如μ子反常磁矩等异常现象。该研究识别出两个满足实验约束的可行基准点，尽管在LHC中尚未观测到直接的超对称信号，这些基准点在LHC中依然具有可行性。

ABSTRACT

Motivated by the theoretical µ-term problem of the Minimal Supersymmetric Model (MSSM), the Next-to MSSM (NMSSM) can account for experimental measurements at odds with the SM like the anomalous muon magnetic moment and the dark matter relic density. Natural SUSY, motivated by naturalness considerations, exhibits a characteristic phenomenology with light Higgsinos, stops and gluinos. We describe a scan in NMSSM parameter space motivated by Natural SUSY and identify two points which survive experimental constraints, each containing a light pseudoscalar Higgs boson and a singlino lightest SUSY particle (LSP). We then discuss how these two scenarios are not presently excluded by the LHC.

研究动机与目标

• 通过将MSSM扩展为NMSSM以解决MSSM中的µ项问题，其中引入了单态希格斯场。
• 将观测到的μ子反常磁矩与超对称模型中的暗物质丰度观测结果相协调。
• 探索NMSSM中自然超对称现象学，重点关注轻量希格斯ino、顶夸克伴子和胶微子。
• 识别出具有轻量赝标量希格斯玻色子和单态费米子LSP的可行NMSSM参数点，且满足当前实验约束。
• 评估尽管尚未观测到直接超对称信号，这些场景在LHC中的可行性。

提出的方法

• 在自然性约束下对NMSSM参数空间进行扫描，包括轻量希格斯ino、顶夸克伴子和胶微子质量。
• 实施理论和实验约束，如μ子g-2、暗物质丰度和LHC希格斯信号强度。
• 聚焦于具有轻量赝标量希格斯玻色子（A）和单态费米子作为最轻超对称粒子（LSP）的场景。
• 使用数值模拟评估基准点与直接及间接暗物质探测极限的兼容性。
• 评估这些场景在LHC中的探测能力，尤其关注单胶子和缺失能量末态。
• 评估所选参数点中电弱真空的稳定性以及无微调现象。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有轻量赝标量希格斯玻色子和单态费米子LSP的NMSSM能否同时解释μ子反常磁矩和观测到的暗物质丰度？
• RQ2 是否存在自然超对称动机下的可行NMSSM参数点，且在当前LHC约束下依然成立？
• RQ3 此类模型的唯象学信号特征与MSSM有何不同，特别是在单胶子和缺失能量搜索中？
• RQ4 单态费米子在保持与直接探测极限一致的同时，如何稳定暗物质丰度？
• RQ5 尽管存在轻量赝标量希格斯玻色子，这些场景是否仍能避开当前LHC的探测？

主要发现

• 在NMSSM参数空间中识别出两个满足自然性、μ子反常磁矩和暗物质丰度的可行基准点。
• 两个基准点均具有质量低于100 GeV的轻量赝标量希格斯玻色子和单态费米子LSP，与自然超对称预期一致。
• 这些模型与LHC约束保持一致，特别是在希格斯信号强度测量和缺失能量搜索方面。
• 由于耦合被抑制且单态费米子为弱相互作用，LHC中尚未观测到直接超对称信号，目前尚不能排除这些场景。
• 轻量赝标量希格斯玻色子对μ子g-2有显著贡献，有助于解决其与标准模型长期存在的偏差。
• 单态费米子LSP提供了一个稳定的暗物质候选者，其丰度与宇宙学观测结果一致。