[论文解读] Phenomenology of General Gauge Mediation in light of a 125 GeV Higgs

Phill Grajek, Alberto Mariotti+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 85被引用 4

一句话总结

本文在125 GeV Higgs玻色子的背景下研究了通用规范介导（GGM）的唯象学，利用跑动方程将UV GGM参数映射到低能超粒子谱。研究发现，125 GeV的Higgs质量严重限制了GGM参数空间，迫使有色超粒子（squarks）变得很重，并表明放松GGM假设（如分裂标量质量尺度或破坏消息传递宇称）可产生更轻、LHC可探测的谱，其中包含如Higgsino或sneutrino等奇异的NLSP。

ABSTRACT

We explore the phenomenology of the full General Gauge Mediation parameter space in the MSSM focusing on the consequences of having a fundamental Higgs around 125 GeV. Assuming GUT-complete structure of the hidden sector, we allow for deviations from the strict definition of gauge mediated SUSY-breaking coming from mild violations of messenger-parity and from extra couplings between the Higgs multiplets and the hidden sector. Relaxing the GUT assumption, our parameter space is defined by the property of having vanishing A-terms at the messenger scale. In this extended setup we focus on the possibility of splitting the SU(3) mass parameters of GGM. In all these scenarios we investigate the possible spectra, discussing to what extent having an Higgs mass around 125 GeV is constraining the GGM parameter space and what are the possible signatures at LHC.

研究动机与目标

• 在发现125 GeV Higgs玻色子的背景下，分析通用规范介导（GGM）的完整参数空间。
• 研究观测到的Higgs质量如何约束GGM中的超粒子谱，特别是有色部分。
• 探索GGM的扩展形式，如分裂SU(3)标量质量或破坏消息传递宇称，以获得更轻、LHC可探测的谱。
• 识别与125 GeV Higgs一致的可行对撞机信号和NLSP候选者（如Higgsino、sneutrino、selectron）。
• 评估是否可通过放松严格GGM假设（如A项为零）来缓解125 GeV Higgs与可行GGM谱之间的张力。

提出的方法

• 使用SoftSUSY中的跑动方程，将UV GGM参数（在$M_{\text{mess}}$处的规范子和标量质量）映射到低能超粒子谱。
• 采用标准GGM参数化，包含六个参数：$\Lambda_{G_i}$表示规范子质量，$\Lambda_{S_i}^2$表示标量质量，$M_{\text{mess}}$作为额外的UV尺度。
• 施加GGM求和规则：在消息传递尺度处满足$\text{Tr}(Ym^2) = 0$和$\text{Tr}((B-L)m^2) = 0$，以确保与规范介导的一致性。
• 引入扩展形式：非简并的$\Lambda_{S_i}^2$，通过$\Lambda_D^2$实现消息传递宇称破坏，以及有色标量质量的分裂（$\Lambda_{S_3}^2$）。
• 利用一阶MSSM Higgs势计算评估Higgs质量约束，重点关注解耦极限。
• 应用味物理和直接LHC约束筛选可行参数点，识别具有奇异NLSP和对撞机信号的区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 125 GeV Higgs玻色子如何约束GGM完整参数空间中的超粒子谱？
• RQ2 放松严格GGM假设（如A项为零）或分裂标量质量尺度（$\Lambda_{S_3}^2$）是否可导致更轻、LHC可探测的谱？
• RQ3 当Higgs质量固定为125 GeV时，GGM中可行的NLSP候选者（如Higgsino、sneutrino、selectron）有哪些？
• RQ4 偏离消息传递宇称或额外Higgs-sector耦合如何影响低能谱和对撞机唯象学？
• RQ5 在与125 GeV Higgs相容的GGM情景中，特别是非最小GGM设置下，主要的LHC信号是什么？

主要发现

• 在最小GGM中，125 GeV Higgs质量要求在消息传递尺度处$\tilde{m}_u^2$和$\tilde{m}_d^2$极大，导致squarks质量非常重，通常超出LHC探测范围。
• 在无标量质量分裂的情况下，Higgs sector保持在解耦极限，最轻的CP偶性Higgs为125 GeV，其他Higgs粒子较重，除非存在意外抵消的区域。
• 分裂$SU(3)$标量质量尺度（$\Lambda_{S_3}^2$）可实现更轻的无色谱，且胶球子为NLSP，通过胶球子对产生显著增强LHC探测潜力。
• 大的负$\Lambda_{S_3}^2$导致selectron为NLSP，而大的正$\Lambda_{S_3}^2$则实现类似CGGM的场景，增强Higgsino样态。
• 通过$\Lambda_D^2$实现的消息传递宇称破坏可导致sneutrino共NLSP或Higgsino NLSP，带来如位移顶点或长寿命粒子等奇异信号。
• 本研究识别出多个具有奇异NLSP（如Higgsino或sneutrino NLSP）的可行GGM情景，其具有独特的对撞机信号，表明放松严格GGM假设对LHC可行性至关重要。