[论文解读] Perspectives on a Supersymmetric Extension of the Standard Model with a $Y=0$ Higgs Triplet and a Singlet at the LHC

Priyotosh Bandyopadhyay, Claudio Corianò+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 40被引用 7

一句话总结

本文提出了TNMSSM，即MSSM的超对称扩展，其特征为一个Y=0的希格斯三重态和一个单重态超多重态，通过额外的树图级和辐射修正增强了希格斯粒子质量。该模型通过新标量和规范相互作用抑制二次发散，从而在低tanβ区域显著降低希格斯 sector 的微调程度，同时保持至∼10^8–10^10 GeV的能量尺度下的微扰性，并预测一个可在LHC探测到的轻量赝标量希格斯玻色子。

ABSTRACT

We investigate a supersymmetric extension of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), called the TNMSSM, containing a $SU(2)$ Higgs triplet $(\hat{T})$ of $Y=0$ hypercharge and a singlet superfields $(\hat{S})$ in the corresponding superpotential. The model can be viewed, equivalently, as an extension of the NMSSM with the addition of a $\hat{T}-\hat{S}$ interaction and of an extra coupling of the triplet to the two Higgs doublets of the NMSSM. In this scenario the Higgs particle spectrum at tree-level gets additional mass contributions from the triplet and singlet scalar components respect to the MSSM, which are particularly enhanced at low $ anβ$. We calculate the one-loop Higgs masses for the neutral physical Higgs bosons by a Coleman-Weinberg effective potential approach. In particular, we investigate separately the impact of the radiative corrections due to the electroweak, gauge-gaugino-higgsino, fermion-sfermion and Higgs self-interactions to the Higgs masses. Due to the larger number of scalars and of triplet and singlet couplings, the Higgs corrections can be larger than the strong corrections. This reduces the amount of fine-tuning required to fit the recent Higgs data. Using the expressions of the beta-functions of the model, we show that the large triplet singlet coupling remains perturbative up to $\sim10^{8-10}$ GeV. The model is also characterized by a light pseudoscalar in the spectrum, which is a linear combination of the triplet, doublet and singlet CP-odd components. We discuss the production and decay signatures of the Higgs bosons in this model, including scenarios with hidden Higgses, which could be investigated at the LHC in the current run.

研究动机与目标

• 通过在希格斯 sector 引入Y=0的希格斯三重态和一个单重态超多重态，解决MSSM中的规范层次问题。
• 减少为实现观测到的125 GeV希格斯玻色子质量所必需的微调量。
• 研究三重态和单重态相互作用带来的新标量及费米子-超费米子圈图对希格斯质量修正的超越MSSM的影响。
• 探索该模型的唯象学可行性，包括轻量CP-奇希格斯玻色子的存在性。
• 评估三重态-单重态耦合在高能尺度下的微扰性。

提出的方法

• 该模型被构建成在NMSSM基础上增加一个Y=0三重态和一个单重态，引入新的耦合常数λ_TS、λ_T、λ_S和κ。
• 采用Coleman-Weinberg有效势方法计算一阶圈修正下的希格斯质量，包含电弱、规范- gaugino-希格斯ino、费米子-超费米子以及希格斯自相互作用的贡献。
• 对每个相互作用 sector 分别计算辐射修正，以分离新粒子和耦合对物理希格斯谱的影响。
• 推导模型的beta函数，以评估三重态-单重态耦合在高能尺度下的微扰行为。
• 分析希格斯玻色子的产生与衰变信号，包括隐性希格斯态，以评估其在LHC上的可探测性。
• 研究模型的真空稳定性和重整化群演化，以确保与实验约束的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 与MSSM和NMSSM相比，Y=0希格斯三重态和单重态超多重态如何改变希格斯质量谱？
• RQ2 三重态和单重态相互作用带来的新辐射修正在多大程度上减少了希格斯 sector 的微调？
• RQ3 三重态-单重态耦合在多高的能量尺度内保持微扰性？
• RQ4 该模型能否预测一个可在LHC探测到的轻量赝标量希格斯玻色子？
• RQ5 在该扩展的超对称模型中，物理希格斯态的主要产生与衰变通道是什么？

主要发现

• 引入Y=0三重态和单重态可产生显著的树图级和辐射修正，尤其在低tanβ区域增强希格斯质量。
• 来自新标量和费米子-超费米子 sector 的辐射修正可超过强相互作用修正，从而降低为拟合125 GeV希格斯质量所必需的微调程度。
• 三重态-单重态耦合在∼10^8–10^10 GeV的能量尺度内保持微扰性，表明该模型在高能尺度下具有可行的完成形式。
• 一个轻量赝标量希格斯玻色子作为三重态、双态和单重态场的CP-奇分量的线性组合而出现。
• 该模型预测可观测的信号，包括隐性希格斯态，这些信号可在当前及未来的LHC运行中被探测。
• 有效势方法确认了真空的稳定性以及模型重整化群演化的自洽性。