Naturalness, Supersymmetry and Implications for LHC and Dark Matter
研究表明,辐射电弱对称破缺的双曲分支包含三个区域:焦点、焦点曲线和焦点面。此外,示出了焦点位于焦点曲线的边界上。这些聚焦区域允许小的$μ$,而标量质量可以变大并且可以位于几TeV区域中。结果表明,对于mSUGRA模型,目前的LHC-7约束耗尽的焦点区域,而区域上的焦点曲线和焦点表面基本上保持不变。简要讨论了LHC对位于焦线上的模型的影响,以及暗物质对焦点、焦线和焦面的约束的影响。
2011-11-19 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
What Naturalness Measures: Fine-Tuning and Informational Invariants in Cosmology and Dark Matter
University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校);Santa Cruz Institute for Particle Physics(圣克鲁兹粒子物理研究所)
本文论证自然性不是客观概率或审美偏好,而是参数到可观测量映射的普适类,构成信息不变量;通过引力与暗物质候选者分析,展示微调追踪丰度映射的解析结构而非候选者性质。
2026-06-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Impact of the Bounds on the Direct Search for Neutralino Dark Matter on Naturalness
在标准模型的最小超对称延拓(MSSM)中,希格斯质量参数$μ$既出现在希格斯玻色子的质量中,也出现在中性伴子的质量矩阵中。因此,电弱微调优选小的$|μ|$值。另一方面,类比诺中性伴子是一个很好的暗物质候选者。我们表明,目前的直接搜索限制,然后施加一个强大的下限$|μ|$,特别是$μ> 0$或如果重希格斯玻色子的MSSM的质量接近其目前的LHC搜索的限制。因此,在MSSM中,微调和中性伴子暗物质之间存在着某种张力。我们还提供了简单的解析表达式,在大多数情况下,密切再现的数值结果。
2021-03-29 hep-ph
LHC and Dark Matter Signals of Improved Naturalness
标准模型的希格斯粒子存在着等级问题,这意味着在大型强子对撞机的作用范围内存在着新的状态。如果希格斯粒子非常重(~500 GeV),那么切断二次发散的状态可能超出了LHC的范围。然而,在这种情况下,精确的电弱数据需要标准模型在电弱尺度上增加新的状态。我们研究了一个非常简单的模型,没有新的有色态,它允许重希格斯粒子,同时与实验保持一致,并产生正确的暗物质丰度。我们调查的可能性,它的发现在大型强子对撞机和未来的暗物质探测实验。
2007-10-29 hep-ph
Supersymmetry with radiatively-driven naturalness: implications for WIMP and axion searches
通过坚持MSSM的电弱和QCD部分的自然性,暗物质产生的图像与通常的WIMP奇迹图像相比有了很大的改变。在具有辐射驱动自然性的超对称模型(辐射自然超对称模型或RNS)中,其中包括对强CP和超对称μ问题的DFSZ类解决方案,暗物质预计将是轴子和希格斯诺类WIMP的混合物。WIMP/轴子丰度计算需要同时求解一组描述准稳定轴子和轴子的耦合玻尔兹曼方程。在大多数的参数空间,轴子弥补了占主导地位的贡献的暗物质,虽然地区的WIMP优势也发生。我们给出了PQ标度f_a的允许范围,并与ADMX轴子探测器在不久的将来预期探测的值进行了比较。我们还显示了WIMP的检测率,这是抑制从通常的期望,因为现在WIMP只包括一小部分的总暗物质。尽管如此,吨级稀有液体探测器应该能够探测整个RNS参数空间。间接的WIMP检测率是不太有利的,因为它们是由耗尽的WIMP丰度的平方减少。
2015-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Quantum corrections as a Bound for Detecting Self-Interacting Ultralight Dark Matter
Jungwon University(中远大学);North Carolina State University(北卡罗来纳州立大学)
研究超轻暗物质与标准模型粒子相互作用对其有效自相互作用耦合常数的影响,发现单圈量子修正会使常数大幅增加且受宇宙学观测限制,强调探测中考虑量子修正的重要性。
2026-09-22 astro-ph.CO hep-ph
A model for dark matter, naturalness and a complete gauge unification
我们认为暗物质在一个最小的扩展标准模型(SM)打破电弱对称性动态,并导致一个完整的统一的SM和人工色耦合常数。统一尺度被确定为$M_{\rm U} \approx 2.2 \times 10^{15}$ GeV和统一耦合$α_{\rm U} \approx 0.0304$。此外,统一强烈表明,该模型的人工色部门必须成为强大的${\cal O}$(TeV)的规模。该模型还包含一个严格约束的部门的混合中性场稳定的离散对称性。我们发现这些状态中最轻的可以是DM,其质量在$m_{\rm DM} \approx 30-800$ GeV范围内。我们找到了一个大的参数集,满足所有可用的约束条件,从对撞机和暗物质搜索实验。然而,大多数可用的参数空间是在下一代DM搜索实验的范围内。该模型也是敏感的,在测量中的精密电弱参数的适度改善。
2015-08-12 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter and EWSB Naturalness in Unified SUSY Models
在约束最小超对称标准模型(CMSSM)和非普适Higgs质量模型(NUHM)两种统一的超对称性假设下,研究了当前和下一代直接探测实验中电弱对称破缺(EWSB)的微调程度与暗物质可解释性之间的关系.注意力被吸引到中性伴子暗物质的遗迹丰度被抑制到宇宙学可行值的机制。在对Amsel、Freese和Sandick(2011)的总结之后,结果被更新以反映当前的限制,包括发现一种与标准模型一致的新粒子--类似希格斯玻色子。我们发现,希格斯质量的~125 GeV不包括我们的参数空间中的最小微调CMSSM点,其余可行的模型可能难以探测与下一代直接暗物质搜索。相对较低的微调和良好的直接检测前景仍然是可能的NUHM方案。
2012-10-29 hep-ph
A modified naturalness principle and its experimental tests
受LHC结果的启发,我们通过忽略不可计算的幂次发散来修改通常的自然性标准。标准模型满足其参数测量值的修正准则(“有限自然”)。由观测(暗物质,中微子质量,强CP问题,真空不稳定性,通货膨胀)激发的SM扩展满足有限的自然在其参数空间的特殊范围内,这往往意味着低于几个TeV的新粒子。有限自然界比通常的自然界弱,因为任何新的粒子与SM规范相互作用给出了一个有限的贡献,希格斯质量在两个圈的顺序。
2014-04-29 hep-ph hep-th
Supersymmetry with Small mu: Connections between Naturalness, Dark Matter, and (Possibly) Flavor
弱尺度超对称理论经常受到几个自然性问题的困扰:电弱对称性破缺的正确尺度再现问题,暗物质的正确丰度问题,以及味道破坏过程的小速率问题。我们认为,前两个问题指向特定区域的参数空间的模型与弱尺度超对称性:那些与一个小亩长期。这对直接暗物质探测实验有着有趣的意义。我们发现,如果三个质量参数的符号都相等,我们可以得到自旋无关的中性伴核子截面的一个坚实的下界σ。在Gaugino质量满足统一质量关系的情况下,我们得到了σ> 4 × 10^{-46} cm ^2(1 × 10^{-46} cm ^2),用于电弱对称性破缺的微调不劣于10%(5%)。我们还讨论了上述三个问题都与费米子质量等级有关的可能性。如果超对称性破缺和电弱对称性破缺(希格斯场)与具有类似分层结构的物质场耦合,就会发生这种情况。在此框架下,预言了在不久的将来实验中发现μ-> e跃迁过程.
2006-06-11 hep-ph
A Minimal Model for Neutral Naturalness and pseudo-Nambu-Goldstone Dark Matter
我们概述了一个场景,希格斯玻色子和复杂的标量暗物质候选人出现的伪南布-戈德斯通玻色子打破全球$SO(7)$对称性$SO(6)$。我们构造的新颖之处在于,标准模型顶夸克的对称伙伴在一个隐色群下带电,而不是通常的$SU(3)_c$。因此,自发对称性破缺的规模和顶部伙伴的质量可以显着低于有色顶部伙伴。把这些尺度一下子降低,使模型更自然,也减少了希格斯粒子和暗物质之间诱导的非导数耦合。事实上,这种结构的自然实现描述了简单的热WIMP暗物质,它在全球$U(1)_D$对称性下是稳定的。我们将展示如何大型强子对撞机以及当前和下一代的暗物质实验将探索这个框架的最自然的表现。
2020-06-03 hep-ph
Light Dark Matter, Naturalness, and the Radiative Origin of the Electroweak Scale
我们研究经典尺度不变模型中的标准模型希格斯质量项被替换在拉格朗日的希格斯门户耦合到一个复杂的标量场的暗部门。我们专注于模型,弱耦合的四次标量耦合几乎消失在普朗克尺度。暗扇区包含在暗SU(2)x U(1)规范相互作用下带电的费米子和标量。暗规范群的辐射破缺通过希格斯门耦合触发电弱对称性破缺。要求希格斯玻色子玻色子的质量为125.5 GeV,并且希格斯势的稳定性达到普朗克尺度意味着暗规范群的辐射破缺发生在TeV尺度。我们提出了一个特殊的模型,其特点是长程阿贝尔暗力。占主导地位的暗物质成分是中性暗费米子,具有正确的热遗迹丰度,并在未来的直接探测实验中达到。该模型也有较轻的稳定的暗费米子在暗力下带电,对银河系尺度结构有可观察到的影响。对撞机的特征包括一个质量小于250 GeV的暗扇形标量玻色子,它通过与希格斯玻色子玻色子的混合而衰变,并且可以在大型强子对撞机上检测到。希格斯玻色子,以及新的标量,可能有显着的不可见衰变成暗扇区粒子。
2014-08-14 hep-ph
A cosmological case study of a tower of warm dark matter states: $N$naturalness
本文以 $N$naturalness 为案例,分析多重温暗物质态塔对 CMB 与 LSS 的渐进抑制,并利用 Planck 2018、弱透镜和 Lyman-$α$ 数据给出参数约束。
2024-10-25 astro-ph.CO hep-ph
Low-mass neutralino dark matter in supergravity scenarios: phenomenology and naturalness
大型强子对撞机和暗物质(DM)搜索的最新实验结果表明,超对称理论所允许的参数空间受到强烈的约简。这些界限对于需要轻DM颗粒的场景尤其具有约束力。以往的研究表明,当最小超对称标准模型(MSSM)的低能谱具有轻的轻中微子特征时,轻中性伴子DM仍然是可行的,在这种情况下,残余密度约束可以满足。有鉴于此,我们研究了轻中性伴子在MSSM中作为DM候选者的可行性,参数定义在大统一尺度。为了避免严格的实验约束,我们分析了高吉诺和标量的软超对称破缺参数中非普适性的最佳选择。我们表明,轻的中性子,质量低至25 GeV,是可行的超重力的情况下,如果在高能量的高的质量参数是非常非普适的,而标量质量可以保持相同的顺序。这些情况通常预测质子和中子的中性伴子的截面非常小,因此对于直接探测实验来说非常具有挑战性。然而,在大型强子对撞机上可能探测到的晕子和电子,以及在矮球状星系中中性伴子湮灭的伽马射线信号的假设发现,可能会为这种解决方案提供线索。最后,我们研究了这些场景的自然性,考虑到所有潜在的调优源。除了电弱微调,我们已经发现,调整复制正确的DM遗迹丰度和匹配测量的希格斯质量也可以是重要的估计时,总的自然程度。
2017-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Naturalness of electroweak physics within minimal supergravity
低能超对称性的动机是它被用作解决电弱尺度的层次问题。在用自然性参数激发了这个模型之后,有必要检查实验允许的参数空间是否允许实现具有低微调的模型。本论文的研究范围是在最小超引力模型中研究电弱物理的自然性。应用最新的实验约束条件,并对参数空间的扫描进行定量评估。电弱标度的微调进行了评估,在2圈的顺序,和中性伴子暗物质热遗迹能量密度的微调也被确定。参数空间的自然区域被确定和相关的现象学相关的检测讨论。自然度的限制也被发现的参数空间和频谱。当忽略暗物质约束时,发现的最小微调是9分之1,当满足暗物质约束时,发现的最小微调是15分之1。对于这两种情况下,最小的微调被发现为希格斯粒子质量为115 GeV,无论希格斯粒子质量约束是否适用。最自然的光谱包括轻的超伴费米子和重的超伴标量。最小的超重力目前仍然是可行的自然和自然实现可能会发现在未来几年内。
2011-07-24 hep-ph
Naturalness, dark matter, and the muon anomalous magnetic moment in supersymmetric extensions of the standard model with a pseudo-Dirac gluino
本文研究了含赝狄拉克胶子的超对称标准模型中的自然性、暗物质和μ子反常磁矩,并从混合超对称项破缺(SUSY)中得到了$F-$和$D-$项破缺.为了获得观测到的暗物质遗迹密度并解释μ子异常磁矩,我们发现由于LUX和PANDAX实验的强约束,低能微调措施大于30。因此,为了研究天然PDGSSM,我们考虑了多组分暗物质,然后最轻的超对称粒子(LSP)中性伴子的残余密度小于正确的值。我们将模型分为六类:(i)A类是一般情况,它具有较小的低能微调测度,可以解释μ子的反常磁矩;(ii)B类是LSP中性伴和光态共湮灭;(iii)C类是Higgs漏斗;(iv)D类是Higgsino LSP;(v)E类是光态共湮灭和Higgsino LSP;(vi)具有Higgs漏斗和Higgsino LSP的情况F。我们对这些事例进行了详细的研究,结果表明,我们的模型是自然的,与LUX和PANDAX实验是一致的,并解释了μ子反常磁矩。特别是,所有这些情况下,除了stau共湮灭,甚至可以有低能量微调措施约10。
2018-01-06 hep-ph
Higgs Naturalness and Dark Matter Stability by Scale Invariance
利用尺度不变性(SI)扩展标准模型(SM)的时空对称性可以解决希格斯粒子的自然性问题。在这篇文章中,我们试图将偶然的暗物质(DM)嵌入到SISM中,要求保护DM稳定性的对称性是偶然的,而不是人为的。在这个框架下,如果轻的类SM希格斯玻色子玻色子是SI自发破缺的假Goldstone玻色子,我们甚至可以把模型简化为两个希格斯二重态加一个实的单重态:单重态是DM候选,额外的希格斯二重态通过Coleman-Weinberg机制触发电弱对称性破缺;而且,它主导DM动力学。我们用Gillard-Weinberg方法研究了SI的自发破缺,发现在弱标度附近,第二对二重态应该获得真空期望值。此外,除了一个轻CP奇希格斯玻色子玻色子外,它的组成部分应该获得380 GeV左右的质量。基于这些特点,我们探索可行的方法来实现正确的遗迹密度DM,面临着严格的限制,从直接检测DM。例如,DM在类SM的希格斯玻色子玻色子极点附近湮灭为$b\bar b$,或者湮灭为一对CP奇的希格斯玻色子玻色子,其质量高于该极点。
2015-08-07 hep-ph
Probing EWSB Naturalness in Unified SUSY Models with Dark Matter
我们已经研究了电弱对称性破缺(EWSB)微调的背景下,两个统一的超对称性的情况下:约束最小超对称模型(CMSSM)和模型与非通用希格斯质量(NUHM),在目前和即将到来的直接检测暗物质实验。我们考虑的模型,满足单侧约束的遗迹密度的中性伴,$Ω_χ h^2 < 0.12$,也满足的子集,其中的遗迹密度是在2西格玛最佳拟合的WMAP 7 + BAO + H 0数据的双侧约束。我们发现,目前的直接探测搜索暗物质探测参数空间的最小微调区域,或相当于那些最低的希格斯质量参数$μ$,并将倾向于探测越来越多的微调模型,虽然这一趋势在CMSSM比在NUHM更明显。此外,我们研究了几个子集的模型点,按共同的质量层次分类; $M_{χ_0} \sim M_{χ^\pm}, M_{χ_0} \sim M_{\stau}, M_{χ_0} \sim M_{\stop_1}$,轻和重的希格斯极,以及任何其他模型分类为“其他”;这些质量层次的相关性是他们的连接到首选的中性伴子湮灭通道,确定遗迹丰度。对于这些模型的每个子集,我们研究了当前和下一代直接检测实验中的微调和可扩展性程度。
2011-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis scenarios for natural SUSY with mixed axion-higgsino dark matter
具有辐射驱动的电弱自然性的超对称模型需要质量约为100-300 GeV的轻希格辛。QCD扇区中的自然性通过Peccei-Quinn(PQ)轴子引起,导致混合轴子-higgsino暗物质。超对称DFSZ轴子模型提供了超对称μ问题的一个解决方案,而小层次μ m_{3/2}可能是PQ和隐藏扇区质量尺度不匹配的结果。传统的引力子问题现在被axino和saxion问题所扩展,因为后者的粒子也可以导致WIMP或暗辐射的过度产生,或者违反BBN约束。我们计算区域的T_R与m_{3/2}平面允许的BBN,暗物质和暗辐射的限制,为各种PQ尺度的选择f_a。这些地区相比,热leptogenesis,非热leptogenesis,振荡sneutrino leptogenesis和阿弗莱克-丁leptogenesis所需的值。后三个在PQ尺度f_a~ 10^{10}-10 12} GeV的参数空间的宽范围内是允许的,这也是自然性所支持的:f_a~ \sqrt{μM_P/λ_μ} \sim 10^{10}-10 12} GeV。这些f_a值对应于稍高于投影ADMX搜索区域的轴子质量。
2015-10-02 astro-ph.CO hep-ph
A Mechanism of Ultraviolet Naturalness
标准模型(SM)作为强相互作用和电弱相互作用的量子场论,需要被引入弯曲时空以引入引力。这里不是针对完整的,而是针对有效的SM作用量,通过积分仿射曲率来完成。这种方法导致了SM希格斯扇区的自然化和宇宙学常数降低到中微子尺度,这要归功于这样一个事实,即二次(四次)UV对希格斯玻色子质量(真空能量)的贡献转化为希格斯曲率耦合(爱因斯坦-希尔伯特项)。超越SM的新物理学是正确诱导引力所必需的,它不必与SM相互作用。它可以形成一个隔离的扇区,以产生仅通过引力可观察到的非相互作用的暗物质,或者形成一个弱耦合的扇区,以产生暗物质和可能的对撞机信号。
2016-11-28 gr-qc hep-ph hep-th
The Cosmological Constant Problem: Why it's hard to get Dark Energy from Micro-physics
这些笔记提出了一个简单的介绍“自然性”的问题在宇宙学,特别是对宇宙学常数问题。主要的焦点是“老”的宇宙学常数问题,虽然最近的变种也简要讨论。几个概念的自然性的定义,包括技术的自然性和't Hooft自然性的密切相关的想法,它表明为什么这些自然出现时,宇宙学是嵌入在一个框架-有效场论-有效地捕捉什么是一致的是什么是已知的物理学较小的距离。一些照顾,以澄清概念问题,如相关性或不二次发散,其中一些混乱已经出现了多年。一组最低标准制定的建议的解决方案,可以判断的问题,并简要概述了大多数的方法的一般局限性。对我认为最有希望的方法进行了更深入的讨论。这些笔记是针对研究生的量子场论和宇宙学的基本工作知识,但没有粒子物理学的详细知识。
2013-09-16 gr-qc hep-ph hep-th
Heavy Dark Matter, Neutrino Masses and Higgs Naturalness from a Strongly Interacting Hidden Sector
考虑了标准模型的扩展,其中包含强相互作用的类QCD隐扇区、至少两代右手中微子和一个标量单重态。当标量单态达到非零真空期望值时,通过I型跷跷板机制产生活动中微子质量。同时,电弱标度是通过涉及这些大质量费米子的辐射修正产生的。这就是被称为“中微子选择”的情况的本质,在这种情况下,右手中微子的成功质量在$10^7-10^8$ GeV范围内。这项工作的主要目标是仔细检查在这样的实现中容纳暗物质的潜力。暗物质的候选者是南武-戈德斯通玻色子,它是由于隐藏的手征对称性的动力学破缺而出现的。在这项工作中研究的质谱是这样的南武-戈德斯通玻色子和单重标量的质量超过右手中微子。由于所有相关粒子的质量都比$\mathcal{O}$(TeV)高出几个数量级,暗物质的冻结是无法实现的,因此我们转向替代方案,即冻结。南武-戈德斯通玻色子可以与不在SM中的粒子相互作用,但是,通过它们与SM的不太小的耦合,它们具有不可忽略的丰度。利用这一点,我们证明了模型中的暗物质是在右手中微子仍然稳定的温度范围内成功产生的。我们注意到,轻子数不对称性足以产生可观测的重子不对称性的宇宙可以产生右手中微子衰变。因此,我们推断该模型有可能同时解决当代高能物理中几个最相关的难题。
2020-08-27 hep-ph hep-th
Naturalness of MSSM dark matter
目前已有大量文献研究超对称情形下的电弱微调问题,但对暗物质微调问题的研究较少,应将暗物质微调问题与电弱微调问题结合起来研究。在本文中,我们研究这个问题,尽可能,详尽和严格的方式。我们考虑了MSSM框架,假设LSP是最轻的中性伴子($χ_1^0$),并探索了$χ_1^0$质量和组成的各种可能性,以及早期宇宙中DM粒子湮灭的不同机制(均匀的中性伴子、漏斗和共湮灭场景)。我们还讨论了微调的统计意义,以及如何计算DM丰度,并结合EW微调。结果是非常稳健的和独立于模型的,并且相对于其他情况(例如纯wino情况),有利于某些情况(例如当$M_{χ_1^0}$不太接近$m_h/2$时的h-漏斗)。这些功能应考虑到当一个探索“自然超对称”的情况下,他们可能的签名在大型强子对撞机和DM检测实验。
2016-08-30 hep-ph
WIMPs and Un-Naturalness
WIMP“奇迹”表明了一个新的物理阈值,范围从弱尺度到几十TeV。因此,在许多旨在解决层次问题的理论中,获得正确的暗物质密度可能需要对弱标度进行一定程度的调整,这暗示了WIMP暗物质和非自然性之间可能存在联系。我们指出,暗物质的直接检测是一个非常有效的探测这些非自然的模型,现有的数据已经提供了重要的线索,相关的WIMP的性质。我们提出了一个独立的模型,相对论分析的签名的规范单暗物质候选人的任意自旋,并讨论了目前的实验范围从LUX和XENON 100。对于复杂的WIMP,暗物质直接探测是对电弱精确测试的补充,如果暗物质有自旋,甚至可以与味道限制竞争。与未来的研究特别相关的是与希格斯质量算符的耦合,如果电弱标度被精细调整,那么希格斯质量算符的耦合预计会很大。护理致力于RG演变的有效拉格朗日。我们发现,CP偶标量耦合到粲夸克的增强了约20%相比,单圈估计。当被推到非自然的状态时,扭曲的额外维度--不管有没有保管对称性--都成为关于味道、希格斯质量和暗物质的有吸引力的理论。WIMP的论点基本上设定了一个不自然的上限,而直接探测实验选择标量或真实粒子作为最引人注目的暗物质候选者。
2014-09-29 hep-ph
Naturalness of Neutralino Dark Matter
我们研究了低能唯象最小超对称标准模型中200 GeV以下中性伴子暗物质的微调水平,考虑了XENON 100和大型强子对撞机的最新结果以及对撞机物理和宇宙学丰度的所有其他实验边界。我们发现,当前和未来的直接暗物质搜索显着排除了大面积的未调参数空间,但解决方案生存,不增加微调的水平。正如预期的那样,调谐的水平往往会增加较低的横截面,但共振中性伴子湮灭的区域仍然允许在轻质量的带,其中微调保持小,甚至低于目前的直接检测横截面的实验限制。当超对称Higgs质量参数μ为正值时,所允许的参数空间的大部分被排除,但在较高的中性伴子质量下仍然存在未调谐解,如果XENON 1 t没有观测到信号,则基本上排除了这种未调谐解;当μ为负值时,未调谐解不受当前直接搜索的限制,如果中性伴子质量在共振区之外,从微调的角度来看,负的μ项是有利的。在一定的中性伴子质量区,光湮灭对满足残余密度条件起着重要的作用。最后,我们讨论,除了在中性伴子质量直接检测横截面平面的某些区域的调谐量,参数映射分布,如果允许的模型参数空间被选择均匀扫描(随机)。
2013-08-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Naturalness and Dark Matter in the BLSSM
我们研究了$B-L$超对称标准模型(BLSSM)的自然性,并将其与最小超对称标准模型(MSSM)在两个低(即,大型强子对撞机)能量和高(即,统一)尺度。通过采用标准措施的自然性,我们评估,在存在的额外的规范耦合和标量/费米子质量的BLSSM的完全统一,这样的情况下,揭示了一个更高程度的微调(FT)比MSSM,当后者是计算在统一尺度和所有可用的理论和实验约束,但暗物质(DM)的,考虑。然而,这种差异,主要是由对撞机限制驱动的,要求与BLSSM的额外$U(1)_{B-L}$规范群以及MSSM的$SU(3)_C\times SU(2)_L \times U(1)_Y$的断裂相关的规范玻色子具有高质量,应该被视为为前者付出的相对于后者的适度代价,如果注意到非最小方案提供了大量的参数空间,其中可以找到针对遗迹密度约束的不同组成的许多DM解,与最小结构的情况不同,在最小结构的情况下,在不断减小的参数空间上只有一种类型的解是可访问的。事实上,这两个超对称模型在遵守目前的数据的不同程度的紧张局势是很好地揭示了FT措施时,重新计算的低能谱的两个模型,在其允许的区域的参数空间,现在在所有DM边界的存在下,因为它表明,现在的趋势是相反的,BLSSM出现更自然比MSSM。
2017-02-06 hep-ph
Solving the Naturalness Problem with Feeble Coupled Sectors
本文提出利用微弱耦合扇区解决自然性问题,通过SMEFT扩展描述对标准模型的修正,并预测未来希格斯工厂可测试的新信号。
2023-09-04 hep-ph hep-th
Naturalness and stability of the generalized Chaplygin gas in the seesaw cosmon scenario
跷跷板机制是基于质量尺度$ξ$和无量纲尺度$s$可以微调,以便通过宇宙子类型的运动方程(跷跷板宇宙子方程)来控制活跃和不育中微子的动力学。这使得无菌中微子成为暗物质的候选者。在这种情况下,活动和不育中微子的动力学质量和能量密度可以一致地嵌入到广义查拉金气体(GCG),统一的暗扇区模型。此外,暗物质与暗能量的磁耦合允许(活性)质量变化中微子(MaVaN)分量与暗扇区的自然解耦。因此,MaVaN变成了次要效果。通过尺度参数,$ξ$和$s$,所提出的方案允许三个不同的框架之间的收敛:宇宙子方案,质量产生的跷跷板机制和GCG模型。结果表明,微扰的状态方程与GCG背景宇宙学的状态方程完全一致,从而保持了GCG背景宇宙学的所有结果,并被活动中微子平滑地修正。在跷跷板关系的约束下,证明了质量变化机制对线性微扰的稳定性起作用,并间接地与晚时宇宙学加速度有关。
2010-04-05 hep-ph
Physical Naturalness and Dynamical Breaking of Classical Scale Invariance
我们提出了一个封闭的黑暗部门,黑暗的彩色,通过希格斯门与标准模型沟通的模型。在这个模型中,电弱对称性破缺和暗物质有着共同的起源,电弱尺度是动态产生的。我们提出这一模型的动机是缺乏从最近的大型强子对撞机数据中发现新物理的证据。虽然结论在这一点上还远未确定,但缺乏证据可能表明,在电弱尺度下不存在任何机制来稳定希格斯粒子的质量,使其不受紫外物理学的辐射修正。对于这种令人困惑的情况,通常的反应是得出这样的结论:稳定的新物理学要么是偶然地隐藏起来的,要么是在目前无法获得的能量下出现的,这样自然界确实是微调的。为了重新审视导致这种二分法的争论,我们回顾了有效场论中的自然性概念,特别讨论了与不同能量尺度有关的二次发散的作用。这使我们建议经典的尺度不变性作为模型建立的指导方针,这意味着明确的质量尺度是缺席的基础理论。
2014-05-05 hep-ph
The Fraternal WIMP Miracle
我们确定和分析热暗物质候选人在异卵双胞胎希格斯模型及其推广。异卵双生暗物质的残余丰度是由孪生弱相互作用决定的,其尺度与标准模型的弱尺度紧密相连。因此,暗物质候选者受益于“兄弟般的WIMP奇迹”,再现了观测到的质量在50到150 GeV之间的暗物质暗物质丰度。然而,主要负责暗物质湮灭的耦合并不导致与可见部分的相互作用。直接探测率是通过费米子希格斯门相互作用来设定的,这同样受到自然性考虑的约束,但在参数上比导致暗物质湮灭的要弱。预测的直接检测截面接近于当前的LUX界限,并且为下一代直接检测实验提供了机会。
2016-02-01 astro-ph.CO hep-ph
Split Supersymmetry
应用于宇宙学常数的自然性判据意味着新物理学的阈值为10^-3 eV。要么自然准则失败,或者这个阈值不影响更高能量下的粒子动力学。有人认为,希格斯粒子的自然性问题可能会遵循同样的命运。我们调查这种可能性,放弃层次问题,我们使用统一和暗物质作为唯一的指导原则。Arkani-Hamed和Dimopoulos最近提出的模型是一个非常有趣的选择。我们详细地研究它,分析它的结构,以及获得统一和暗物质的条件。
2004-07-23 hep-ph
Improved Naturalness with a Heavy Higgs: An Alternative Road to LHC Physics
希格斯质量的二次发散可能会被偶然地或通过一些新粒子的交换而抵消。或者,它对自然性的影响可以通过提高希格斯质量来减弱,这需要将标准模型改变到低于其自然截止值。我们详细展示了如何实现这一点,同时保持微扰性和一致性的电弱精度测试,通过扩展标准模型,包括第二个希格斯偶既没有一个vev也没有耦合到夸克和轻子。这个惰性双态模型在1.5 TeV以下的所有能量下产生了电弱物理的微扰和完全自然的描述。产生惰性双重态的离散对称性是未破缺的,因此暗物质可能是由中性惰性希格斯玻色子玻色子组成的,它们可能在LEP2时逃脱了检测。对大型强子对撞机上缺少横向能量的多轻子事件和直接探测暗物质给出了预测。
2006-07-24 hep-ph
Curvature-Restored Gauge Invariance and Ultraviolet Naturalness
本文证明了在曲率时空中的$(a Λ^2 + b |H|^2)R$是平坦时空标准模型$(S\!M)$中$(a Λ^4 + b Λ^2 |H|^2)$的自然紫外$(U\!V)$完成,其中包含Higgs场$H$,$U\!V$标度$Λ$和圈因子$a$,$b$ .这种曲率的完备性依赖于这样一个事实,即平坦时空中的$Λ$ -质量规范理论在剖面图$R = 4 Λ^2$上变成了弯曲时空中的无质量规范理论。它为弯曲时空提供了一个对称性的理由,其中引力和物质都是低能有效现象。如果新的物理学存在至少比费米子多63个玻色子,而不需要与$S\!M$和暗物质相互作用,那么引力就会正确地出现。它可以根据其光谱和与$S\!M$的耦合产生各种宇宙学、天体物理学和对撞机现象。
2016-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutral Naturalness from the Orbifold Higgs
我们提出了一个一般类的自然理论中,希格斯玻色子是一个伪戈德斯通玻色子在一个轨道折叠规范理论。在低能量下保护希格斯粒子的对称性是二次作用量的偶然全局对称性,而不是完全连续的对称性。保护弱尺度的最轻自由度不携带标准模型(SM)量子数,主要通过希格斯门与可见物质相互作用。我们发现孪生希格斯玻色子是轨道折叠希格斯玻色子最简单的例子。这为系统研究“中性自然性”打开了大门:具有SM-中性状态的自然理论尚未经过LHC的检验。
2014-10-24 hep-ph hep-th
A review of naturalness and dark matter prediction for the Higgs mass in MSSM and beyond
在双圈超前对数近似下,根据电弱尺度最小微调(Delta)的自然性要求和暗物质的一致性,在约束MSSM(CMSSM)框架下,对最轻Higgs质量(mh)的预测进行了评述.结果,希格斯粒子的质量被预测为刚好高于LEP 2的束缚,m_h=115.9 \pm 2 GeV,对应于最小的Delta=17.8,这个值是从与电弱和WMAP(3σ)约束的一致性中得到的,但没有LEP 2的束缚。由于量子修正(主要是对高于LEP 2界限的m_h的QCD修正),Delta在上述m_h值的两侧以指数方式增长\approx,这强调了这个预测的相关性。如果m_h>121(126)GeV,则CMSSM无法容纳,除非我们接受比Delta>100(1000)更差的微调成本。我们回顾了在MSSM Higgs扇区之外添加新物理的情况下,上述对m_h和Delta的预测是如何变化的,这些物理由d=5和d=6的有效算子参数化。对于d=5的算子,可以获得m_h \leq 130 GeV的值,Δ <10。发现d=6的每个算符对Delta<100的点的m_h值的超对称修正的大小很小,当M=8 TeV时只有几个(<4)GeV,这里M是新物理的尺度。尺度M每增加(减少)1 TeV,该值就减少(增加)大约1GeV。这些结果的阿特拉斯/CMS超对称排斥限制的关系,连同它们的影响CMSSM地区的最低微调。
2011-11-23 hep-ph
Dark Energy and the Symbiosis Between Micro-physics and Cosmology (Naturally)
本文以暗能量本质之谜为主线,综述暗 sector 观测性质与多种理论解释,强调低能基本理论中的相互作用、尺度层级及自然性标准对连接微观物理与宇宙学的作用。
2025-08-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Dark Side of Electroweak Naturalness Beyond the MSSM
弱尺度超对称(SUSY)仍然是希格斯场辐射稳定性的主要解释。然而,对希格斯玻色子质量的自然解释强烈支持最小超对称标准模型(MSSM)的扩展。一个合理的选择是引入一个新的超对称扇区耦合到MSSM希格斯场,其相关状态解决了第三代夸克质量和弱标度之间的小层次问题。超对称性也容纳了一个弱相互作用的冷暗物质(DM)候选者的形式稳定的中性伴子。在最低限度的实现中,直接DM搜索到目前为止的空结果以及DM遗迹丰度约束引入了与SUSY小层次问题导致的微调一样严重的微调水平。我们分析了新的超对称性部门参数重于最小的超对称性频谱,旨在增加希格斯玻色子质量的一般影响,在这个小中性子DM问题。我们专注于超对称算符的最小标度维数的有效场论的描述,修改希格斯和DM部门的相关方式。在这个框架内,我们表明,最近的空结果的LUX实验意味着树级微调的gaugino DM的参数至少比MSSM的几倍。Higgsino DM的遗迹丰度是通过热冻结机制产生的,除非DM低于弱玻色子对产生阈值,否则它也会受到严重的微调。正如在MSSM中一样,温和的高吉诺-希格斯诺DM被目前的直接检测结果强烈反对。
2014-12-19 hep-ph
Naturalness of Light Neutralino Dark Matter in pMSSM after LHC, XENON100 and Planck Data
我们研究的可能性轻(低于46 GeV)中性伴暗物质(DM)的候选人在19参数的唯象最小超对称标准模型(pMSSM)的各种最近的实验结果,特别是从大型强子对撞机,氙100,普朗克。我们还研究了电弱微调的程度,这样一个轻的中性伴子的情况下,从搜索超对称性到目前为止的零结果。利用马尔可夫链蒙特卡罗似然分析的完整的pMSSM参数空间,我们发现,一个中性伴子DM质量> 10 GeV的原则上仍然可以满足所有现有的限制。我们的轻中性伴子解可以大致分为两个区域:(1)在10 - 30 GeV的中性伴子质量范围内的解是高度微调的,需要存在轻电子(低于100 GeV),以满足所观察到的DM遗迹密度。我们注意到,这些还没有被现有的LEP/LHC结果最终排除,并且需要对非统一的高吉诺质谱有效的专门分析来排除这种可能性。(ii)低微调的解决方案主要是在30 - 46 GeV的中性伴子质量范围内。然而,它的大部分已经被最新的XENON 100自旋无关直接探测截面上限排除,其余的允许点都在XENON 1 T的预计限制范围内。因此,我们表明,允许的MSSM参数空间的轻中性伴子DM低于LEP限制的46 GeV,可能在超对称模型没有高吉诺质量统一,可以完全访问在不久的将来。鉴于最近在一些直接检测实验中对DM信号的阳性暗示的声明,这可能是有用的。
2013-06-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Naturalness of scale-invariant NMSSMs with and without extra matter
我们提出了一个比较和系统的研究在希格斯部门的微调在三个标度不变的NMSSM模型:第一个是标准的$Z_3$不变的NMSSM;第二个是NMSSM加上额外的物质填充$3(5+\bar{5})$表示的SU(5),被称为NMSSM+;而第三个模型包括$4(5+\bar{5})$,被称为NMSSM++。人们会天真地认为,由于额外物质的存在使低尺度下$λ$上的微扰束缚松弛,因此加型模型中的微调会比NMSSM中的小。这反过来又允许更大的树级希格斯质量和更小的停止环贡献。然而,我们发现LHC对超粒子质量的限制,特别是对胶子质量的限制,可以在控制微调中发挥间接但至关重要的作用。特别是,工作在一个半约束的框架在大统一理论尺度,我们发现,第三代停止的质量总是更大的加型模型比在NMSSM没有额外的问题。这是无法避免的RGE效应,因此NMSSM+($Δ\sim 200$)中的微调显著大于NMSSM($Δ\sim 100$)中的微调,NMSSM++($Δ\sim 600$)中的微调显著大于NMSSM+中的微调。
2014-09-22 hep-ph
Naturalness redux
自然性的概念,正如最初设想的那样,仅仅指的是引入更重的态所引起的希格斯玻色子玻色子质量的有限重整化。在这方面,当新的大质量态与希格斯场耦合时,自然性仍然是建立标准模型之外的模型的一个强有力的启发性原则。最令人信服的例子是中微子质量的产生。在本文中,我们面对这个问题,从一个新的角度。负责跷跷板机制的右手扇区--在电弱标度以上引入了一个大的能量阈值--被制成超对称以符合自然性,而标准模型保持不变和非超对称。自然性要求所需的抵消只在两个环处发生,从而提供了将右手中微子质量尺度增加到比自然性所允许的通常值高出一个数量级的可能性。如果标准模型的弱玻色子部分也是超对称的,那么抵消在三个环处破裂,新物理学的规模可以进一步提高。在I型跷跷板中,这种实现方式提供了自然的右手中微子质量,同时大到足以引起重子生成(通过瘦生)。该模型包含了一个暗物质候选者和轻子部分独特的新物理。
2015-07-13 hep-ph
(Mainly) axion dark matter
QCD的强CP问题本质上是一个自然性问题:为什么在QCD拉格朗日量中,F \tilde{F}项被高度抑制,而似乎有必要解释为什么有三个而不是四个轻π?最优雅的解决方案假定一个自发破缺的Peccei-Quinn(PQ)对称性,这需要存在轴子场a。轴子场稳定到其势能的最小值,从而消除了进攻项,但产生了物理轴子,其相干振荡可以构成冷暗物质。直到现在,ADMX等实验才开始探索QCD轴子参数空间。由于一种真正的标量粒子--希格斯玻色子--已经被发现,人们可能会期望它的质量停留在轴子尺度f_a~ 10^{11} GeV。希格斯粒子的质量被超对称性优雅地稳定下来:在这种情况下,轴子伴随着它的axino和saxion超伙伴。要求自然也在电弱部门意味着希金森类WIMP,那么我们期待混合轴子WIMP暗物质。最终,我们将期望探测到轴子和WIMP,而轻希格斯玻色子的信号可能会在LHC出现,并且必须在ILC出现。
2015-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Sector Custodial Naturalness
本研究提出无需扩展标准模型规范群的新Custodial自然性模型,将custodial对称性约化为SO(5),新增的标量单态场是暗物质候选者,可量子临界产生电弱标度,加入中微子质量要素可将紫外完备标度推至普朗克质量。
2025-07-30 hep-ex hep-ph
Minimal Signatures of Naturalness
我们研究的自然性问题,使用模型独立的自下而上的方法,考虑模型,只有相互作用项需要取消希格斯二次发散。如果二次发散被希格斯场的线性项所抵消,那么对撞机现象就被当前的电弱子和第四代搜索所覆盖。如果希格斯场的二次发散被双线性项抵消,那么信号就高度依赖于新粒子的量子数。精确的希格斯测量可以揭示新粒子的存在,无论是vevs或标准模型电荷。如果新粒子是标量暗物质候选者,它们的直接和间接探测特征将高度相关,并在氙100和费米的范围内。对其中一个实验的观察意味着对另一个实验的观察。如果新粒子与较轻的状态混合,也可以出现可观测的LHC衰变通道。这个衰变通道只涉及希格斯玻色子玻色子,而不涉及规范玻色子。对这种衰变的观测将提供新粒子与自然性问题有关的证据。
2014-01-09 hep-ph
Anomaly mediated SUSY breaking model retrofitted for naturalness
异常介导的超对称破缺(AMSB)模型似乎变得越来越不可信,由于1。难以产生希格斯质量m(h)~125 GeV,2。典型的非自然超粒子谱,其特征在于大的超电势μ项和3.一个像葡萄酒一样的最轻超对称粒子(LSP)作为暗物质的可能性现在似乎被排除了。在本文中,我们提出了一些小的修改,解决这三个问题的范式模型。而不是添加一个通用的散装标量质量,以避免快子slepton,我们添加不同的希格斯和物质标量软质量,然后允许轻希格斯。为了与实测的Higgs质量相一致,我们还加入了体三线性软项。随后的自然广义AMSB(nAMSB)模型,然后有一组轻希格斯玻色子的质量附近的弱标度m(W,Z,h)~100 GeV的自然所需的,而winos填充几百GeV的范围和胶子和squarks占据多TeV的范围。对于LHC的搜索,维诺对的产生,然后衰变到相同符号的diboson签名通道提供了极好的前景,发现在高光度LHC随着higgsino对生产导致软双轻子加喷(s)+MET。一台线性e^+e^-对撞机在高于希格西诺对产生阈值的情况下运行,应该能够将AMSB的高吉诺谱与统一或海市蜃楼统一的情形区分开来。暗物质被认为是一种类似希格斯诺的弱相互作用粒子和轴子的混合物。
2018-01-29 hep-ph
Prospects for Sneutrino Dark Matter in the BLSSM
$(B-L)$超对称标准模型(BLSSM)激发了几个超越最小超对称标准模型(MSSM)的暗物质(DM)候选。我们评估的比较自然的两种模式,并讨论了潜在的检测性能的一个特定的候选人,右手(RH)sneutrino。
2018-04-25 hep-ph
Searching for the $N$-naturalness tower of neutrinos
Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑路德维希-马克西米利安大学);Universite Paris-Saclay, CNRS, CEA, Institut de Physique Theorique(巴黎萨克雷大学);Technical University Munich (TUM)(慕尼黑工业大学)
该研究首次利用公开中微子数据全局分析,对中微子的N-自然性塔进行实验搜索,给出参数空间(r,N)排除极限,在马约拉纳中微子情况下排除了N≤10^4且r≥0.1的暗区,排除了特定规范和引力统一情景。
2026-07-17 hep-ex hep-ph
Is natural higgsino-only dark matter excluded?
超对称(SUSY)粒子物理模型对电弱自然性的要求,要求轻希格斯介子不能太远离m(weak)~ m(W,Z,h)~100 GeV的弱标度。另一方面,大型强子对撞机希格斯质量测量和sparticle质量限制指向超对称性打破规模在多TeV政权。在这样的条件下,最轻的超对称粒子预计将主要是一个类希格斯诺的中性伴子,具有不可忽略的高志子成分(自然性要求)。然后发现在自然超对称模型中计算的热WIMP丰度通常比其测量值低5-20倍。为了获得与观测的一致性,要么必须存在额外的DM粒子(轴子是一个很好的动机可能性),要么必须增加额外的非热机制来增加中性伴子的丰度。我们比较了目前的直接和间接的WIMP探测极限的三个自然超对称模型的基础上重力,异常和mixing调解。我们表明,自然希格斯只暗物质的情况下,非热生产机制增加其遗迹密度,基本上被排除在PandaX-II,LUX和氙-1t实验的直接检测约束的组合,并从费米-LAT/MAGIC观测矮球状星系的伽马射线的界限。
2018-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Deconfinement, naturalness and the nuclear-quark equation of state
在重整化模型中,如线性西格玛模型和Walecka模型,重子环真空的贡献会产生大的非自然相互作用系数,表明量子真空不能用长程自由度来描述。我们将这种模型扩展到nonrenormalizable类,通过引入一个紫外截止到模型的定义和处理的Dirac海明确。这样就可以避免不自然。在修正的$σ-ω$模型中计算了零温下对称核物质的物态方程。我们表明,强吸引力源于狄拉克海软化的核物质状态方程,并产生一个真空与动态破缺对称性。在这个模型中,矢量介子对于正常核物质的描述是重要的,但它阻碍了手征相变。我们研究了在这个模型中的手征相变,结合解除禁闭在高密度。在高密度下,通过改变核子到夸克的活动自由度,模拟了一阶夸克解除禁闭。结果表明,当夸克从矢量介子中分离出来时,手征相变是一级相变,且与退禁闭临界密度一致。
2006-06-22 hep-ph nucl-th
Dynamical generation of the weak and Dark Matter scale
假设自然应修改忽略二次发散,我们提出了一个简单的扩展的标准模型的弱规模动态生成的自动稳定的向量。将其识别为热暗物质,该模型具有一个自由参数。它预言了一个额外的标量,可在对撞机上检测到,它触发了一阶暗/电弱宇宙学相变,产生了引力波。真空的稳定性符合普朗克尺度。
2013-06-10 hep-ph
Improving naturalness in Gauge Mediation with non-unified messenger sectors
我们研究规范介导的超对称性破缺的模型与信使,不属于大统一规范群的完整表示。我们表明,某些设置的特点是沉重的Wino可以大大提高与统一的信使,如最小的规范调解模型的微调。典型的低调谐模型具有多TeV超粒子的特征,除了希格斯诺和可能的比诺和右手slepton。因此,在我们的框架中,LHC超对称性信号的缺乏是微不足道的。另一方面,在LHC上测试这些模型将具有挑战性。我们最后表明,引力子可以是一个一致的候选人冷暗物质,提供了一个相当低的再加热温度,如果宇宙的标准热历史假设。
2016-05-23 hep-ph
Composite self-interacting dark matter and Higgs
我们提出了一种新的机制,在复合模型中,提供自相互作用的暗物质与希格斯粒子本身作为复合粒子,减轻标准模型的自然性问题,并解释小尺度的差异,如核心尖点和"太大而不能倒"的问题。这些暗物质候选者由于复合动力学的整体U(1)对称性而稳定,并且它们的强自相互作用由基于顶夸克部分复合性的新机制产生。暗物质候选者的残余密度是粒子反粒子对称的,并且是由于热冻结。我们在一个新的约束规范群$G_{\text{HC}} $下用最少费米子数的四维规范理论实现了这个机制。
2021-12-30 hep-ph hep-th
Focus Point in Dark Matter Selected High-Scale Supersymmetry
本文讨论了具有弱标度质量的高标度超对称性中焦点的条件。在这种情况下,自然性和LHC 2013年关于超对称性以及冷暗物质候选者之间的紧张关系同时得到解决。结果表明,所观察到的希格斯质量可以满足广泛的新的模型,这是通过采用非最小规范调解实现。
2015-04-20 hep-ex hep-ph
Natural Quintessence?
我们制定的条件自然的宇宙学精髓的情况。拉格朗日量取为简单指数势和非正则动力学项之和。这种参数化涵盖了大多数的精髓变体,并使自然度条件特别透明。在当前的宇宙学时代,几个"自然“标量模型导致了大部分均匀的暗能量密度和观测所建议的标度因子的加速。
2000-08-29 astro-ph gr-qc hep-ph
Higgsino Dark Matter in a Non-Standard History of the Universe
轻的希格西诺是自然界的宠儿,而作为暗物质的候选者,它的丰度通常不足。我们考虑了在一个非标准的宇宙历史中,由一个初始真空位移的标量场引起的希格西诺产生。我们发现,如果由标量衰变引起的再加热温度适当,轻希格西诺可以提供正确的暗物质遗迹丰度。另一方面,亚TeV的希格西诺暗物质一旦被观测到,将是宇宙非标准热历史的强烈暗示。
2019-10-02 hep-ph