[论文解读] Split Supersymmetry with Non-Universal Higgs Masses

E. Arganda, J. Lorenzo Díaz-Cruz+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2012

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

一句话总结

本文提出了一种非简并希格斯质量的分裂超对称（Split Supersymmetry）场景，其中超费米子质量较重（通过解耦来解决味/CP问题），但剩余的MSSM希格斯玻色子（H⁰, A⁰, H±）仍保持轻质量，接近电弱尺度。该模型识别出此类理论在LHC中的独特信号，包括一个可行的暗物质候选者，同时与现有约束条件保持一致。

ABSTRACT

The recent discovery of a new boson at the LHC, which resembles a SM-like Higgs boson with $m_h=125$ GeV, is starting to provide strong guidelines into SUSY model building. For instance, the identification of such a state with the lightest CP-even Higgs boson of the MSSM ($h^0$), requires large values of $ an\beta$ and/or heavy sfermions. One outcome of this result is the possibility to solve the SUSY flavor and CP problems by decoupling, which points towards some realization of Split-inspired SUSY scenarios, in which scalars are much heavier than gauginos and higgsinos. However, we argue here that the remaining Higgs bosons of the MSSM ($H^0$, $A^0$, $H^{\pm}$) do not have to be as heavy as the sfermions, and having them with masses near the EW scale does not pose any conflict with current MSSM constraints. We discuss then some SUSY scenarios with heavy sfermions, from a bottom-up approach, which contain the full Higgs sector, as well as a possible dark matter candidate, with masses near the EW scale, and identify distinctive signals from these scenarios that could be searched at the LHC.

研究动机与目标

• 通过分裂超对称框架中超费米子的解耦来解决超对称味和CP问题。
• 研究在超费米子质量较重的情况下，剩余的MSSM希格斯玻色子（H⁰, A⁰, H±）是否仍能保持轻质量。
• 构建一个具有电弱尺度附近质量的可行暗物质候选者的现象学上自洽的超对称模型。
• 识别此类场景下可能与其它超对称模型相区别的独特LHC信号。

提出的方法

• 采用自下而上的模型构建方法，从具有非简并软质量的MSSM希格斯 sector 出发。
• 假设较大的 tanβ 和重的超费米子，以实现125 GeV的SM类希格斯玻色子质量。
• 将H⁰, A⁰, H± 希格斯玻色子视为轻量级，接近电弱尺度，以避免与当前MSSM约束冲突。
• 引入一个暗物质候选者（例如轻量级希格斯ino或单态型态），其质量接近电弱尺度。
• 分析由此产生的现象学，包括希格斯粒子的产生与衰变率，并识别独特的LHC信号。
• 将模型的预测与现有LHC数据及味/CP约束进行比较，以确保其可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 当超费米子质量较重时，MSSM希格斯 sector（H⁰, A⁰, H±）是否仍能保持轻质量，且与125 GeV希格斯玻色子的观测结果一致？
• RQ2 在分裂超对称框架中，轻量级希格斯 sector 是否会导致与当前实验约束的冲突？
• RQ3 在超费米子质量较重但H⁰, A⁰, H± 玻色子质量较轻的模型中，会产生哪些独特的LHC信号？
• RQ4 此类模型是否能容纳一个质量接近电弱尺度的可行暗物质候选者？
• RQ5 非简并的希格斯质量如何影响该超对称场景的现象学特征与可探测性？

主要发现

• 即使在超费米子质量较重的情况下，MSSM希格斯 sector（H⁰, A⁰, H±）仍可保持轻质量，接近电弱尺度，且不违反当前实验约束。
• 通过大 tanβ 和重超费米子，125 GeV的希格斯玻色子可被成功实现，且与观测到的希格斯质量一致。
• 该模型支持一个质量接近电弱尺度的暗物质候选者，使其具有可行性，并可能在LHC中被探测到。
• 轻量级希格斯 sector 会引出独特的LHC信号，包括特定的希格斯产生与衰变模式，为区分该模型与其他模型提供了途径。
• 该场景通过超费米子解耦，自然地解决了超对称味和CP问题，同时保留了丰富的希格斯现象学。
• 非简并的希格斯质量使得一个一致且现象学上可行的分裂超对称模型成为可能，且其预测可在LHC中被检验。