NMSSM对一些实验超出的解释 Junjie Cao (杰) 河南师范大学 合作者：张阳，尚亮亮，吴培文，杨金民 基于arXiv:1410.3239,1504.07869,1506.06471,1507.08741. September 10, 2015, USTC, Hefei
前言 1、为什么要研究非最小超对称模型? ◎2012年LHC发现Higs粒子,测定该粒子质量在125GeV附近。 ρ这个质量对MSSM而言过大,由此引发精细调节等问题 对MSSM进行简单扩充可以缓解甚至彻底消除该问题。 ◎最近实验发现一系列 Anomaly,MSSM很难给出解释。 Fermi-LAT观测到银河系中心宇宙线超出; ATLAS观测到Z事例超出; ATLAS观测到 Diboson事例超出; 2、本报告致力于在 NMSSM框架下解释这些实验超出,组织如下: 一、 NMSSM简单介绍 二、 NMSSM对银心宇宙线超出的解释 、 NMSSM对 ATLAS所观测Z事例超出的解释
前言 2
、 NMSSM模型简介 ◎NMSM:MSSM模型的单态场扩充,超势具有z3不变性。 超势: W=WMSSM+AEj HL HdS+3S3 软破缺项:Vf=WsM+H2+mH2+h3s2 (xAxE;HHS+§A5S3+hc) WsM:MSSM的超势,但不包含μ项。S:单态超场 vsM:MSsM软破缺项。c;HPS:二重态与单态Hgs场的相互作用。 μ参数通过动力学产生:=(5)。 3 CP-even Higgs, 2 CP-odd Higgs, 5 neutralinos Higgs和暗物质物理非常丰富,能自然预言125 GeV Higgs粒子 超粒子在对撞机上的信号可以与MSSM有很大不同。 ρ在λ,κ→0极限下,单态超场与其他场的相互作用退耦」 如果μ被固定, NMSSM的唯象学与MSSM的唯象学相同。 只有λ取值较大时,两类模型才会产生较大的差异
一、NMSSM模型简介 3
、 NMSSM模型简介 定义HsM= sin BH4+∈ Cos BH,HNEw= Cos BH- Esin BH, G H+ SM v+ NEW Onew+iP: Hs=s+-(Os+ iPs) 以(P1≡PH,P2≡P)为基矢,CP- odd Higgs的质量矩阵元: 11 sin 2B(AA+Kvs) A=∑=1P 1(MA)+6入ysin28-3 u/sin 2B VsA M -3Akvv u/sin 2B V:P在CP-od质量本征态(物理粒子)A中的分量。 若M>,A以二重态场为主,应重于约300eV: (1)受LHC寻找Higs结果限制;(2)受B物理限制,如B→X?等。 若M<,A以单态场为主,可以很轻,受T→A17,B→限制
4 一、NMSSM模型简介
、 NMSSM模型简介 以(S1三w,S2三0m,S3=)为基矢, CP-even Higgs的质量矩阵元 M1=M+(m2-2v2)sn2 M2 (m2-2y2)sin48 ∑=1US A/sin 28 +2KVS )Xv cos 2 B+A-v M M3=2M[1-( 2/si27)-2xsm2 1 )2+KVs Ak +4(nvs)2 1 Arv sin 2B U:S在 CP-even质量本征态(物理粒子)h中的分量 若U品>,我们称h为类标准模型Higs粒子; 若U>是,h组分以单态场为主 h;,h,ha3:最轻、次轻、较重的CP- even Higgs粒子
5 一、NMSSM模型简介
、 NMSSM模型简介 大MA极限:M1>M2>M2,(M1-M3)》M3, 此时,S1≡φnew从(S2≡φsM,S3≡ψs)体系退耦掉 m2co32+2y2si282w|1-(Ma12)2-si2 2Mv1-(2)2-sn2 CP-even Higgs部分具有三个新特征: o M3,=M2316R2sina f/mi-cos22B-Anv2 cos 2B sin 2Bo 2y2m2 22v2 SM-like Higgs,质量存在树图水平的额外贡献,A2v2sin22 若M1>M2时,二重态与单态的混合能够抬高 SM-like Higgs5质量, 此时SM- like Higgs对应于h2; 若M1<M2时,二重态与单态的混合能够压低SM- like Higgs质量, 此时 SM-like Higgs对应于h1; 若M3~0,单态场为主h1可以很轻,受T→h1和B→1+眼制
6 一、NMSSM模型简介
、 NMSSM模型简介 Neutralino质量矩阵(以B,W,H0,H9,5为基矢) 0 give evA 22 Vu g1 Va M包 0 00入入 g1 Vu 1 0 vvμ Avd a M2和μ同时也决定 Chargino质量,必须大于100ceV。 故以Wino或 Higgsino为主的 Chargino/ Neutraling不可能很轻; ◎若摒弃大统一关系:M2~2M1,M1原则上可以比较小,以Bino为主 的 Neutralino可以比较轻 若≤入,以 Singling为主的 Neutralino可以比较轻 ◎在超对称模型中,由于最轻的№ butralin是暗物质候选者,暗物质 残留密度、暗物质直接探测实验会对其性质给予很强的限制
7 一、NMSSM模型简介
、 NMSSM模型简介 2014年, NMSSM中 Singling- Higgsino Scenario备受关注。特点 暗物质以 Singling为主,NLSP以 Higgsino为主; ◎暗物质残留密度要求 Singlet-dominated的 Higgs粒子都比较轻。 Neutraling部分: x≈M13v9+M40+M5vs,x≈M39+M429+M5vs, 2 2K mxi (usin 2B-1u) 13 v B os B tan Bm x a-p M14 入v x 入 -m2 sin B SIn 5 an 1/2 N1 N2 N2 Sgn(mro)e(myo), ()(mg),N v sIn Sgn(u)e(m=o)
8 一、NMSSM模型简介
、 NMSSM模型简介 Higgs部分: m≈3A25i2、35AA,mnx(+A) 9 4 入 入 PA m7(2n5n28-3N 入 ,S1 2u Sin 2B ,S1 一些有用的相互作用: b Al an PpA.A≈ iV2(1+2) for 2 A Sgn(mx )o(mxg) for higgsino-like xg, H对 if Hi is singlet dominated 22 C8对1会58m)(m)6hg01k8
9 一、NMSSM模型简介
NMSSM对银心宇宙线超出的解释 products of DM annihilation/decay anti-proton (p), positron(et) V photon(r), neutrino(v) DM halo: spherically symmetric V line of sight(Los) vhaf- cone angle:θ Galactic Disk: (b, l) coordinate system
NMSSM对银心宇宙线超出的解释 • products of DM annihilation/decay ✓anti-proton (𝑝ҧ), positron (𝑒 +) ✓photon (𝛾), neutrino (𝜈)… • DM halo: spherically symmetric ✓line of sight (l.o.s) ✓half-cone angle: 𝜃 • Galactic Disk: (𝑏, 𝑙) coordinate system 10