[论文解读] R-Parity Violation and Supersymmetric Higgs Masses

A. V. Gladyshev, R. S. Parpalak|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文研究了具有中微子 Yukawa 耦合的 R-宇称破坏超对称模型，表明 R-宇称破坏项 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ 为 Higgs 势贡献了一个 F-项，从而提高了最轻中性 Higgs 玻色子的树图质量。该质量上限的上移缓解了来自 LEP 的约束，略微重新开放了在最小超对称标准模型（MSSM）中因小 $\tan\beta$ 而被排除的参数空间。该效应类似于 NMSSM，但源于中微子 sector 的 R-宇称破坏。

ABSTRACT

We consider the supersymmetric extension of the Standard Model with neutrino Yukawa interactions and R-parity violation. We found that R-parity breaking term λνH_u H_d leads to an additional F-type contribution to the Higgs scalar potential, and thus to the masses of supersymmetric Higgs bosons. The most interesting consequence is the modification of the tree-level expression for the lightest neutral supersymmetric Higgs boson mass. It appears that due to this contribution the bound on the lightest Higgs mass may be shifted upwards, thus slightly opening the part of the model parameter space excluded by non-observation of the light Higgs boson at LEP in the framework of the Minimal Supersymmetric Standard Model.

研究动机与目标

• 研究 R-宇称破坏中微子 Yukawa 互作用对超对称模型中 Higgs sector 的影响。
• 确定 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ 项是否改变 MSSM 中的树图 Higgs 质量谱。
• 评估此类修正是否提高最轻 Higgs 玻色子质量的上限，从而可能重新开放被 LEP 排除的参数空间。
• 将所得 Higgs 质量结构与 NMSSM 和标准 MSSM 进行比较。

提出的方法

• 通过在超势中引入 R-宇称破坏中微子 Yukawa 耦合，具体为 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$，将研究扩展至 MSSM。
• 推导出该 R-宇称破坏项的 F-项贡献，并将其加入标量 Higgs 势，从而修改树图势结构。
• 对修正后的标量势进行最小化，并计算二阶导数以提取物理 Higgs 质量矩阵。
• 利用修正势计算得到的本征态，推导出包含 $\varepsilon$-依赖修正的 $m_{h^0}^2$、$m_{A^0}^2$ 和 $m_{H^\pm}^2$ 的显式表达式。
• 引入参数 $\varepsilon = \lambda_i v_u / (\sqrt{2} M_Z)$ 以量化 R-宇称破坏贡献的强度。
• 将结果与标准 MSSM 和 NMSSM 的质量界限进行比较，特别关注小和大 $\tan\beta$ 条件下的行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 R-宇称破坏项 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ 如何影响 MSSM 中的树图 Higgs 质量？
• RQ2 该贡献是否提高了最轻中性 Higgs 玻色子质量的上限？如果是，在何种条件下？
• RQ3 此类修正在多大程度上缓解了 LEP 对 MSSM 参数空间的排除界限，特别是对于小 $\tan\beta$？
• RQ4 所得 Higgs 质量谱与 NMSSM 的 Higgs 质量谱在数量上如何比较？

主要发现

• R-宇称破坏项 $\lambda_i\bar{\nu}_i H_u H_d$ 为 Higgs 势贡献了一个 F-项，从而修改了标量势，进而影响 Higgs 质量。
• 最轻中性 Higgs 玻色子的树图质量按公式 $m_{h^0}^2 = M_Z^2 (\cos^2 2\beta + 2\varepsilon^2 \sin^2 2\beta)$ 上升，其中 $\varepsilon$ 量化了 R-宇称破坏的强度。
• 对于小 $\tan\beta$，Higgs 质量上限的上移显著，可能重新开放被 LEP 114 GeV 上限排除的参数空间。
• 当 $\tan\beta > 10$ 时，修正变得可忽略，Higgs 质量上限和被排除的参数空间恢复为标准 MSSM 的结果。
• 带电 Higgs 玻色子质量受到与 $\varepsilon^2$ 成比例的负修正，表达式为 $m_{H^\pm}^2 = m_{A^0}^2 + M_W^2 - 2\varepsilon^2 M_Z^2$，可能影响物理现象。
• 该模型的 Higgs 质量结构在定性上类似于 NMSSM，具有类似的 $\sin^2 2\beta$ 增强修正，尽管其动力学机制不同。