[论文解读] The quest for low-energy supersymmetry and the role of high-energy $e^+e^-$ colliders

Fabio Zwirner|ArXiv.org|Mar 9, 1992

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文回顾了在最小超对称标准模型（MSSM）中低能超对称性的理论动机，重点讨论了希格斯粒子质量与耦合的辐射修正。文章认为，500 GeV 的 $e^+e^-$ 对撞机对于精确测量以检验超对称模型并探测希格斯玻色子至关重要，尤其是在希格斯粒子较轻而超轻 fermion（sfermion）较重的场景中。

ABSTRACT

The motivations for low-energy supersymmetry and the main features of the minimal supersymmetric extension of the Standard Model are reviewed. Possible non-minimal models and the issue of gauge coupling unification are also discussed. Theoretical results relevant for supersymmetric particle searches at present and future accelerators are presented, with emphasis on the role of a proposed $\epem$ collider with $\sqrt{s} = 500 \gev$. In particular, recent results on radiative corrections to supersymmetric Higgs boson masses and couplings are summarized, and their implications for experimental searches are discussed in some detail. (Plenary talk at the Workshop on Physics and Experiments with Linear Colliders, Saariselkä, Lapland, Finland, 9--14 September 1991)

研究动机与目标

• 回顾低能超对称性的理论动机，包括 gauge 耦合统一性与自然性。
• 分析最小超对称标准模型（MSSM）及其扩展的理论现象学。
• 评估能量为 $\sqrt{s} = 500$ GeV 的高能 $e^+e^-$ 对撞机在探测超对称粒子方面的实验潜力。
• 评估辐射修正对超对称模型中希格斯玻色子质量与耦合的影响。
• 为未来直线对撞机探测超对称希格斯玻色子提供实验策略指导。

提出的方法

• 利用两圈有效势技术分析 MSSM 中希格斯 sector 的辐射修正。
• 考虑重 sfermion 质量对希格斯质量预测与电弱对称性自发破缺的影响。
• 通过精确测量规范玻色子与希格斯玻色子耦合，评估 500 GeV $e^+e^-$ 对撞机对超对称粒子的探测灵敏度。
• 应用 gauge 耦合统一性带来的理论约束，以缩小可行的超对称参数空间。
• 使用现象学模型预测直线对撞机中超对称粒子的产生截面与衰变道。
• 评估在希格斯粒子为轻希格斯态与混合 CP-奇态背景下的希格斯玻色子发现潜力。

实验结果

研究问题

• RQ1 低能超对称性的关键理论动机是什么，特别是与 gauge 耦合统一性及自然性相关的问题？
• RQ2 辐射修正如何影响 MSSM 中希格斯玻色子的质量与耦合？
• RQ3 500 GeV $e^+e^-$ 对撞机在探测超对称希格斯玻色子及其他超对称粒子方面的发现潜力如何？
• RQ4 MSSM 的非最小扩展如何改变希格斯 sector 的现象学与对撞机信号？
• RQ5 在直线对撞机上，哪些精确测量对检验 MSSM 并将其与标准模型区分开来最为敏感？

主要发现

• 当 sfermion 质量较大时，辐射修正显著提高了 MSSM 中最轻希格斯玻色子的质量，使其超过 LEP 的实验下限。
• 与 gauge 耦合统一性一致的理论要求支持超夸克与超轻子质量在 1–10 TeV 范围内的超对称谱。
• 500 GeV $e^+e^-$ 对撞机能够以高精度探测 MSSM 的希格斯 sector，尤其在 $\tan\beta$ 较大且希格斯粒子较轻的场景中。
• 若在 500 GeV $e^+e^-$ 对撞机上发现希格斯玻色子，将为低能超对称性提供强有力证据，并显著约束 MSSM 的参数空间。
• 该对撞机能够以高精度测量希格斯玻色子与费米子及规范玻色子的耦合，从而实现对 MSSM 与标准模型的区分。
• 本文结论认为，此类对撞机对于检验 MSSM 及通过直接观测超对称粒子解决层次问题至关重要。