[论文解读] Will at least one of the Higgs bosons of the next-to-minimal supersymmetric extension of the Standard Model be observable at LEP2 or the LHC?

John F. Gunion, Howard E. Haber+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 11

一句话总结

本文研究了在 LEP2 和 LHC 上，下一代最小超对称标准模型（NMSSM）中 Higgs 玻色子的可观测性。通过采用双 Higgs 双重态与单重态超多重态模型，本文表明在某些参数区域中，由于耦合被抑制和运动学限制，即使在高亮度条件下，所有 Higgs 状态在任一对撞机上均无法被探测到。

ABSTRACT

We demonstrate that there are regions of parameter space in the next-to-minimal (i.e. two-Higgs-doublet, one-Higgs-singlet superfield) supersymmetric extension of the SM for which none of the Higgs bosons are observable either at LEP2 with $\\sqrt{s}=192 GeV$ and an integrated luminosity of $L=1000 inverse pb$ or at the LHC with $L=600 inverse fb$.

研究动机与目标

• 确定在下一代最小超对称标准模型（NMSSM）中，是否至少有一个 Higgs 玻色子可在 LEP2 或 LHC 上被观测到。
• 探索因弱耦合或质量层次结构而导致 Higgs 玻色子逃逸探测的 NMSSM 参数空间。
• 评估在实际亮度条件下，LEP2 和 LHC 对 NMSSM 中完整 Higgs 系统的敏感度。
• 识别出 Higgs 系统对当前及未来对撞机变得实际上不可见的参数空间区域。

提出的方法

• 构建包含两个 Higgs 双重态和一个单重态超多重态的 NMSSM 中的 Higgs 电势。
• 使用微扰计算分析物理 Higgs 状态的质量谱和混合角。
• 评估在 LEP2 和 LHC 上 Higgs 玻色子的产生截面和衰变分支比。
• 应用运动学和耦合约束以确定可观测性的阈值。
• 在分析中使用 1000 pb⁻¹ 的积分亮度表示 LEP2，以及 600 fb⁻¹ 表示 LHC。
• 通过比较信号强度与背景水平来评估可观测性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 NMSSM 参数空间的哪些区域中，即使在 √s = 192 GeV 和 1000 pb⁻¹ 亮度的 LEP2 条件下，所有 Higgs 玻色子都无法被探测到？
• RQ2 当 LEP2 失效时，LHC 在 600 fb⁻¹ 亮度下是否仍能探测到 NMSSM 中至少一个 Higgs 状态？
• RQ3 哪些主导衰变模式和产生机制会抑制 NMSSM 中 Higgs 可观测性？
• RQ4 混合角和单重态成分如何影响 Higgs 玻色子的耦合和可观测性？
• RQ5 是否存在某些参数区域，使得 Higgs 状态因耦合过弱或质量过重而无法在任一对撞机上被观测到？

主要发现

• 在 NMSSM 参数空间中存在某些区域，即使在 1000 pb⁻¹ 的积分亮度下，所有 Higgs 玻色子在 LEP2 上也无法被探测到。
• 在某些参数区域中，LHC 以 600 fb⁻¹ 的亮度也无法探测到任何 Higgs 状态，原因在于耦合被抑制。
• 当 Higgs 玻色子对费米子和规范玻色子的耦合因单重态混合而显著降低时，它们可能逃逸探测。
• 最轻的 Higgs 玻色子可能因耦合过弱，无法在任一对撞机上产生超过背景水平的信号。
• 运动学抑制和较大的混合角可能使 Higgs 状态即使在高亮度下也变得实际上不可见。
• 本研究识别出特定参数范围，使得整个 Higgs 系统在 LEP2 和 LHC 上均在实验上不可及。