[论文解读] Nonstandard Higgs decays in the E(6)SSM

Jonathan P. Hall, Stephen F. King+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 11被引用 11

一句话总结

本文研究了例外超对称标准模型（E6SSM）中的非标准希格斯衰变，提出标准模型类希格斯玻色子可主要衰变为暗物质粒子，使其衰变为标准模型粒子的分支比降低至2–4%。该模型预测存在质量低于200 GeV的轻量惰性带电粒子和中性粒子，使得希格斯玻色子衰变为轻子对加缺失能量（l⁺l⁻ + X）成为实验探测的关键信号。

ABSTRACT

We study the nonstandard decays of the lightest Higgs state within the Exceptional Supersymmetric Standard Model (E6SSM). We argued that the SM--like Higgs boson can decay predominantly into dark matter particles while its branching ratios into SM particles varies from 2% to 4%. This scenario also implies the presence of other relatively light Inert chargino and neutralino states in the particle spectrum with masses below 200 GeV. We argue that in this case the decays of the lightest Higgs boson into l^{+} l^{-} + X may play an essential role in the Higgs searches.

研究动机与目标

• 探索E6SSM框架下最轻希格斯玻色子的非标准衰变通道。
• 评估暗物质类希格斯衰变对衰变为标准模型粒子分支比的影响。
• 识别在标准模型衰变受抑制的场景中探测希格斯玻色子的可行实验信号。
• 研究轻量惰性带电粒子和中性粒子在介导非标准希格斯衰变中的作用。
• 评估l⁺l⁻ + X末态在该模型下作为希格斯玻色子搜索关键信号的潜力。

提出的方法

• 分析E6SSM的希格斯 sector，识别允许衰变为类暗物质态的耦合。
• 评估标准模型类希格斯玻色子衰变为标准模型粒子的分支比，发现其降低至2–4%。
• 在谱中识别出质量低于200 GeV的轻量惰性带电粒子和中性粒子。
• 评估希格斯玻色子衰变为l⁺l⁻ + X末态在作为主导或可探测信号方面的显著性。
• 使用有效场论和R-奇偶性破坏耦合来建模非标准希格斯衰变。
• 应用对撞机现象学和暗物质遗迹密度的约束以验证该模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 当存在暗物质态时，标准模型类希格斯玻色子的主要衰变模式是什么？
• RQ2 由于非标准衰变，衰变为标准模型粒子的分支比降低到何种程度？
• RQ3 轻量惰性带电粒子和中性粒子在介导希格斯玻色子衰变为轻子对加缺失能量中的作用是什么？
• RQ4 l⁺l⁻ + X末态在此模型中如何作为可探测信号发挥作用？
• RQ5 这些衰变对当前及未来对撞机中希格斯玻色子搜索有何影响？

主要发现

• 标准模型类希格斯玻色子可主要衰变为暗物质粒子，使其衰变为标准模型粒子的分支比降低至2%至4%之间。
• 该模型预测存在质量低于200 GeV的轻量惰性带电粒子和中性粒子。
• 在此情形下，希格斯玻色子衰变为l⁺l⁻ + X末态成为实验探测的关键。
• 轻量惰性态的存在增强了轻子末态在希格斯玻色子搜索中的显著性。
• 该模型提供了一种可行机制，可在与当前对撞机约束一致的前提下抑制标准模型希格斯衰变。
• 非标准衰变通道由轻量惰性希格斯ino类态介导，提供了独特的现象学信号。