非最小超对称唯象研究: 工作汇报

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非最小超对称唯象研究: 工作汇报. 杨 金 民. 中科院 理论物理所. 2009.9.25 南开大学. MSSM. 超对称. arXiv: 0 810.0989 (Cao, Yang)  . nMSSM. NMSSM. arXiv: 0901.1437 (Cao, Logan, Yang) . arXiv: 0901.3818 (Wang, Xiong, Yang). arXiv: 0908.0486  (Wang, Xiong, Yang, Yu). - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

非最小超对称唯象研究:工作汇报

杨 金 民

2009.9.25 南开大学

中科院 理论物理所

Page 2: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

超对称

MSSM

NM

SSM nMSS

M arXiv: 0810.0989 (Cao, Yang)  

arXiv: 0901.1437 (Cao, Logan, Yang) 

arXiv: 0901.3818 (Wang, Xiong, Yang)

arXiv: 0908.0486  (Wang, Xiong, Yang, Yu)

arXiv: 0801.1169 (Heng, Oakes, Wang, Xiong, Yang) 

Page 3: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

目录

1. 模型介绍 : MSSM,NMSSM,nMSSM

2. 唯象研究2.1 目前的实验限制2.2 可允许的参数空间2.3 Zbb 反常2.4 B- 介子的双轻衰变2.5 超对称粒子的残留效应2.6 解释暗物质 Pamela

3 、结论

Page 4: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

超对称

Fine-Tuning

GUTDark Matter

Inflation

Affleck-DineBaryogenesis

Electroweak Baryogenesis

1. 模型

Page 5: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

R-conserving SUSY Models

R-violating SUSY Models

MSSM, CMSSM (mSUGRA, GMSB, AMSB)

NMSSM , nMSSM

Split-SUSY

· · ·

Page 6: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

MSSM NMSSM, nMSSMCMSSM

-problem

little hierarchy

Page 7: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

-problem in MSSM:

=0chargino is too light

only one Higgs-doublet gets vev

dimensionful parameter

conserving SUSY

should be at Planck scale or 0

Page 8: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

little hierarchy in MSSM:

• Experimental lower bound

mh 114 GeV (95 GeV)

• Theoretical upper bound

mh 90 GeV (tree-level)

135 GeV (loop-level)

need sizable loop effects !

~ 500 GeV

100 GeV

Page 9: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

NMSSM, nMSSM:

MSSM + singlet

Dynamical solution to -problem

Solve little hierarchy problem

Field Content:

SUSY-conserving part:

SUSY-breaking part: trigger EWSB ( < TeV )

generate -term ( < TeV )

dimensionful soft parameters (TeV)

no dimensionful parameter (NMSSM)

naturally small dimensionful parameter (nMSSM)

SUSY breaking ( < TeV )特点

Page 10: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

E6 models (superstring-inspired)

SO(10) U(1) …

string scale

at low energy: S, Hu, Hd + heavy particles

U(1) global PQ

to break U(1) PQ

motivated from top-down view ?

(NMSSM)

tadpole (nMSSM)

cubic term

Page 11: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

NMSSM 超势:

U(1)PQ: Q(-1), U(0), D(0), L(-1), E(0), Hu(1), Hd(1), S(-2)

U(1)R Z3 (non-R)

U(1)B: Q(1/3), U(-1/3), D(-1/3), L(0), E(0), Hu(0), Hd(0), S(0)

U(1)L: Q(0), U(0), D(0), L(1), E(-1), Hu(0), Hd(0), S(0)

U(1)R: Q(1), U(1), D(1), L(1), E(1), Hu(1), Hd(1), S(1), W(3)

标势:

U(1)R ( A0, A0 ) : PGB

0

Page 12: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

Z3

NMSSM domain wall :

( X ei2/3 X )

domain wallmust disappear before BBN

要求 Z3-breaking term in Veff

自 发 破 却

impose discrete R-symmetry on W

引入 high-order non-renormalizable operator to W

multi-loop

too small to upset gauge hierarchy

large enough to break Z3

Page 13: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

nMSSM 超势:

U(1)PQ: Q(-1), U(0), D(0), L(-1), E(0), Hu(1), Hd(1), S(-2)

U(1)B: Q(1/3), U(-1/3), D(-1/3), L(0), E(0), Hu(0), Hd(0), S(0)

U(1)L: Q(0), U(0), D(0), L(1), E(-1), Hu(0), Hd(0), S(0)

U(1)R: Q(1), U(1), D(1), L(1), E(1), Hu(0), Hd(0), S(2), W(2)

0

U(1)R Z2 matter parity

Page 14: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

Spectrum of NMSSM/nMSSM:

One more CP-odd Higgs (A1 or a )

One more CP-even Higgs

One more neutralino

MSSM +

Page 15: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

• Before SUSY breaking

SUSY vacuum: Vmin = 0

〈 〉 = 0EW not broken; no term

• With SUSY breaking (TeV)

non-SUSY vacuum: Vmin < 0 〈 〉 0

How to solve -problem ?

trigger EWSB ( < TeV )

generate -term ( < TeV )

dimensionful soft parameters (TeV)

SUSY breaking ( < TeV )

V

V

Page 16: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

How to solve little hierarchy ?

mh experimental lower bound

suppressed !

MSSM:

NMSSM:

has singlet component

mh theoretical upper bound

• suppressed !

Page 17: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

2.1 实验限制

(1) direct bounds: • LEP I

• LEP II

• Tevatron

• LEP II

2. 唯象研究

Page 18: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

(3) Cosmic Dark Matter (WMAP)

(2) Stability of Higgs Potential

true (physical) vaccum

local vaccum

V

Page 19: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

(4) Precision Electroweak Data

1 , 2 , 3 (S, T, U)

(5) Rb

= (Zbb)/ (Zhadrons)

SUSY

Page 20: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

(6) 反常磁矩 a

Page 21: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

Under all above constraints

scan over parameter space

to find out the allowed part

• display the allowed part

• predict FCNC B-decay

• can solve Zbb anomaly ?

• residual SUSY effects

• explain Pamela ?

Page 22: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

2.2 可存活的参数空间

NMSSM

黑格斯 暗物质

Page 23: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

nMSSM

暗物质 黑格斯衰变

Page 24: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

2.3 Zbb anomaly

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2.4 FCNC B -Decays

SUSY SUSY

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exptdata

no expt data

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Sky-blue points excluded by

NMSSM

Page 28: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

Sky-blue points excluded by

NMSSM

Page 29: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

2.5 超对称粒子的残留效应

重的 sparticles 会在轻的 Higgs 部分 有大的残留效应

Page 30: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

NMSSM

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2.6 解释 Pamela--Pamela+Relic density via Sommerfeld Enhance

NMSSMnMSSM

No ! LSP mass in a narrow range No light particles to give SE

GMSSM: general singlet extension of MSSM

OK !

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General singlet extension of MSSM:

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(1) Relic Density

(2) DM Annihilation h, a

(3) Large Sommerfeld Enhancement Induced by h

Pamela

Hooper, Tait

0906.0362

Page 36: 非最小超对称唯象研究: 工作汇报

Implication on SM-like Higgs Pheno:

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3. 结论• is well motivated:

• can account for all current expt data:

except: Zbb anomaly

Dark Matter Relic Density Pamela ?

Precision Electroweak Data; Rb

g-2

FCNC B-decays

. . . . . . . . .

LHCSuper B-factory暗物质实验

检验模型

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