[论文解读] Raising the Higgs Mass in Supersymmetric Models

A. Delgado|ArXiv.org|Sep 7, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文提出两种机制，可在超对称模型中将树幅 Higgs 玻色子质量提升至 MSSM 和 NMSSM 的极限以上，且避免微调问题。第一种机制利用 MSSM 的渐近自由规范扩展中的 D 项，其中包含一个重三重态；第二种机制则在修改后的 NMSSM 中采用强耦合的 F 项，通过增强的 RGE 演化实现。两种机制均可使树幅 Higgs 质量达到 214 GeV，远超 LEP II 的下限，同时允许较轻的超对称粒子，且不重新引入微调问题。

ABSTRACT

The minimal supersymmetric standard model, and extensions, predicts a relatively light higgs particle if one supposes perturbativity until high scales. That fact is in conflict with nowadays data coming from LEPII fruitless searches for the Higgs boson. This bound is sufficient to rule out a big portion of the parameter space of the MSSM. In this letter we propose two mechanism of raising the higgs mass at tree level, thus not needing very heavy sparticles that would reintroduce some fine-tuning in the problem.

研究动机与目标

• 解决 MSSM 预测的轻 Higgs 质量与 LEP II 下限 114 GeV 之间的张力。
• 通过在树幅提升 Higgs 质量而非依赖重的超对称粒子，减少电弱层次问题中的微调。
• 探索超越 MSSM 和 NMSSM 的新物理，允许更重的 Higgs 玻色子，同时不违反规范耦合的微扰性或统一性。
• 通过在 Higgs sector 引入渐近自由相互作用，实现具有更轻超对称粒子和更少微调的可行超对称模型。

提出的方法

• 引入一个具有规范群 SU(3)×SU(2)₁×SU(2)₂×U(1)ᵧ 的 MSSM 规范扩展，其中 SU(2)₁ 是渐近自由的，从而在红外区域实现大耦合。
• 使用一个双二重态 Σ，变换为 (2,2̄)，将 SU(2)₁×SU(2)₂ 对称性自发破缺至对角子群，从而在 Higgs 电位中生成 D 项贡献。
• 积分掉 Σ 中三重态的实部，得到一个可调参数 Δ 的有效 D 项电位，从而增强 Higgs 质量。
• 在 F 项情形下，引入一个单态 S，其超势耦合为 λSHH̄，通过用强规范耦合 g₁ 替换弱耦合 g，使 λ 的 RGE 演化得到增强，从而在红外区域实现更大的值。
• 在类似 NMSSM 的框架下推导一环 Higgs 质量矩阵，表明最轻的 CP 偶 Higgs 质量可达到 λv，在解耦极限下 λv 最高可达 214 GeV。
• 证明 LEP II 的 114 GeV 下限适用于最重的 Higgs 状态，而非最轻的 Higgs，因此最轻的 Higgs 可低于 114 GeV，同时仍满足实验约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 在超对称模型中，是否可在不引入极重的超对称粒子或重新引入微调问题的前提下，将树幅 Higgs 质量提升至 MSSM 极限（约 130 GeV）以上？
• RQ2 在 D 项机制中引入渐近自由规范场时，对 Higgs 质量及后续现象学有何影响？
• RQ3 在修改后的 NMSSM 中，通过用强规范耦合替换弱耦合，能否显著增强单态耦合 λ 的 RGE 演化，从而实现更大的树幅 Higgs 质量？
• RQ4 这些模型中新 Higgs 状态的对撞机信号特征是什么，特别是在带电 Higgs 为最轻 Higgs 玻色子的情况下？
• RQ5 电弱精确测量约束和解耦极限如何影响这些模型在 LEP II Higgs 下限约束下的可行性？

主要发现

• 在大 tanβ 和解耦极限下，D 项机制可实现 214 GeV 的树幅 Higgs 质量，使用参数 g₁(u)=1.80，g₂(u)=0.70，u=2.4 TeV，m=10 TeV。
• 通过使 g₁ 较大且 m²≫u²，D 项贡献被增强，导致较大的 Δ=6.97，从而直接提升树幅 Higgs 质量。
• 在 F 项情形下，一环 Higgs 质量矩阵允许最轻的 CP 偶 Higgs 质量达到 214 GeV，当 λv 在解耦极限下最大化且 tanβ≈1 时。
• 通过用强耦合 g₁ 替换弱耦合 g，λ 的 RGE 被修改，从而在红外区域实现更大的 λ 值，因此可在不违反微扰性的情况下实现更重的 Higgs 质量。
• LEP II 的 114 GeV 下限适用于最重的 Higgs 状态，因此最轻的 Higgs 可低于该界限，从而允许具有独特分支比的新对撞机信号。
• 与 MSSM 相比，这些模型允许更轻的超对称粒子和更少的微调，因为 Higgs 质量是通过新的强相互作用在树幅提升的，而非依赖于大的停止质量。