[论文解读] The Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) and General Singlet Extensions of the MSSM (GSEMSSM), a short review

M. C. Rodriguez|arXiv (Cornell University)|Nov 29, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用 10

一句话总结

本综述全面介绍了最小超对称标准模型（MSSM）及其通用单态扩展（GSEMSSM），在超空间形式下推导其拉格朗日量，并在R-奇偶性守恒条件下分析质量谱。结果表明，引入单态场可改变希格斯粒子与中性子的质量，使赝标量粒子变轻，并产生可行的暗物质候选者，关键结果指出，最轻的CP偶性希格斯玻色子质量上限为145 GeV。

ABSTRACT

In this lectures, we give a review about the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) and the General Singlet Extensions of the MSSM (GSEMSSM). We, first introduce the minimal set of fields to built both models. Then we introduce their superfields and using them we build the lagrangian of those models in the superspace formalism. We show how to get the mass spectrum of those model in the $R$-parity scenarios and we also show how to get some Feynman Rules with the Gauge Bosons.

研究动机与目标

• 提供MSSM及其推广的教科书式综述，重点在于理论框架与现象学影响。
• 使用超场在超空间形式下推导MSSM与GSEMSSM的拉格朗日量。
• 分析在R-奇偶性守恒情景下希格斯粒子、带电粒子与中性子的质量谱。
• 探讨单态扩展（GSEMSSM）如何允许轻赝标量粒子与可行的暗物质候选者。
• 建立最轻希格斯玻色子质量的定量约束，并讨论其对宇宙学模型的影响。

提出的方法

• 使用在超空间形式下的全息与向量超场构建MSSM与GSEMSSM的拉格朗日量。
• 利用软SUSY破缺项与R-奇偶性守恒，推导希格斯粒子、带电粒子与中性子的质量矩阵。
• 应用跑代群方程（RGEs）研究MSSM中的辐射电弱对称性自发破缺。
• 引入一个规范单态超场以扩展MSSM，修改超势与希格斯势。
• 利用树图标量势推导质量本征态及对参数如$\mu$、$\tan\beta$与$\lambda$的约束。
• 使用超场微积分推导规范玻色子在希格斯 sector 中的费曼规则。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MSSM中引入规范单态场如何改变希格斯 sector 与质量谱？
• RQ2 GSEMSSM中，最轻CP偶性希格斯玻色子的质量受到何种约束？
• RQ3 带电粒子与中性子的质量如何依赖于软破缺参数与$\tan\beta$？
• RQ4 GSEMSSM能否容纳轻赝标量粒子与可行的暗物质候选者？
• RQ5 在微扰弱尺度超对称理论中，最轻希格斯玻色子质量的上限是多少？

主要发现

• 在GSEMSSM中，最轻CP偶性希格斯玻色子的质量上限为145 GeV，由条件$M^{2}_{H^{0}_{1}} \leq M^{2}_{Z}\left[\cos^{2}(2\beta) + \frac{2\lambda^{2}\cos^{2}\theta_{W}}{g^{2}}\sin^{2}(2\beta)\right]$导出。
• GSEMSSM允许两个赝标量$H^{PS}_{1,2}$均非常轻，无绝对质量上限，从而支持宇宙学相关情景。
• 在GSEMSSM中，最轻中性子可作为可行的弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质候选者，其质量矩阵由扩展的R-奇偶性守恒项导出。
• MSSM表现出辐射电弱对称性自发破缺，其中$m_{1}^{2}$与$m_{2}^{2}$在RGE作用下演化，触发对称性破缺。
• 胶微子为最重的超对称粒子，质量为$\mathcal{O}(\text{TeV})$，而带电粒子与中性子通常为$\mathcal{O}(M_Z)$。
• 当单态耦合$\kappa \to 0$时，该模型重现NMSSM极限，证实其与已知扩展的一致性。