Phänomenologische Untersuchung des Minimalen R

Bereich Mathematik und Naturwissenschaften, Fachrichtung Physik, Institut für Kern- und Teilchenphysik
PHÄNOMENOLOGISCHE
UNTERSUCHUNG DES MINIMALEN
R-SYMMETRISCHEN
SUPERSYMMETRISCHEN
STANDARDMODELLS
Disputationsvortrag
Philip Dießner
Dresden, 20. Oktober 2016
Übersicht
1
Einführung
Standardmodell der Teilchenphysik
Supersymmetrie und R-Symmetrie
2
Anwendung
Phänomenologie
Experimentelle Daten
3
Zusammenfassung
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
1/21
Phänomenologische Untersuchung des Minimalen
R-symmetrischen Supersymmetrischen
Standardmodells (der Teilchenphysik)
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
2/21
Teilchenphysik
Beschreibung der fundamentalen Bausteine der Natur
Verständnis der zugehörigen Wechselwirkungen
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
3/21
Leptonen
Quarks
Das Standardmodell –
Teilchen und Wechselwirkung
Eichbosonen
g
u
c
t
d
s
b
γ
νe
νµ
ντ
Z
e
µ
τ
W±
Beschreibt starke,
elektromagnetische und
schwache Interaktionen
(Bosonen mit Spin 1)
Keine Gravitation
Higgsmechanismus
generiert Massen und
Higgsteilchen (Spin 0)
h
Higgsboson
P. Dießner, 20.10.16
Enthält die elementaren
Bausteine der Materie
(Fermionen mit Spin 1/2)
MRSSM
4/21
Das Standardmodell –
Mathematische Beschreibung
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
5/21
Das Standardmodell –
Mathematische Beschreibung
Quantenfeldtheorie
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
5/21
Das Standardmodell –
Mathematische Beschreibung
Quantenfeldtheorie
Inhalt implizit gleich
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
5/21
Das Standardmodell –
Mathematische Beschreibung
Symmetrien
Spezielle Relativitätstheorie
via Poincarésymmetrie
Quantenfeldtheorie
Erlaubt Unterscheidung von
Bosonen und Fermionen
Antimaterie
Grundkräfte beschrieben
durch Eichsymmetrien
(SU(3)C × SU(2)L × U(1)Y )
Symmetrien führen zu
erhaltenen Ladungen, z.B.
Farbladung, elek. Ladung
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
5/21
Aktuelle Phänomene
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
6/21
Aktuelle Phänomene –
Entdeckung des Higgsbosons
g
Entdeckt 2012 von
ATLAS und CMS am
LHC
g
h
Z0
Z0*
Letztes fehlendes
Teilchen des
Standardmodells
gefunden
Erstes elementares
Teilchen mit Spin 0
Nobelpreis der
Physik 2013
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
6/21
Unzulänglichkeiten
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
7/21
Unzulänglichkeiten
– Dunkle Materie (DM)
Natur der meisten Materie
unbekannt
Masse, aber keine
elektrische Ladung
68.3%
4.9%
Im Standardmodell nur
zu geringen Teilen
erklärbar
26.8%
Dunkle Energie
Dunkle Materie
Baryonische Materie
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
Mögliche Erklärung:
Neues Teilchen
außerhalb des
Standardmodells
7/21
Phänomenologische Untersuchung des Minimalen
R-symmetrischen Supersymmetrischen
Standardmodells
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
8/21
Supersymmetrie (SUSY)
Erweiterung der Poincarésymmetrie
Resultiert in Superpartner
Änderung des Spins, ansonsten gleiche Ladungen
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
9/21
Supersymmetrie (SUSY)
Eichbosonen
g
u
c
t
d
s
b
γ
νe
νµ
ντ
Z
e
µ
τ
W±
h
H
A
H±
Higgsbosonen
P. Dießner, 20.10.16
Gauginos
Sleptonen Squarks
Leptonen
Quarks
Erweiterung der Poincarésymmetrie
Resultiert in Superpartner
Änderung des Spins, ansonsten gleiche Ladungen
ũ
c̃
t̃
g̃
d˜
s̃
b̃
γ̃
ν̃e
ν̃µ
ν̃τ
Z̃
ẽ
µ̃
τ̃
W̃
h̃u0 h̃d0
h̃u+ h̃d−
Higgsinos
MRSSM
9/21
R-Symmetrie – Einführung
Zusätzlich erlaubte Symmetrie zu SUSY
Führt zu Ladung, vgl. mit elektr. Ladung
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
10/21
R-Symmetrie – Einführung
Zusätzlich erlaubte Symmetrie zu SUSY
Führt zu Ladung, vgl. mit elektr. Ladung
SUSY forciert gleiche Ladungen bei Teilchen und
Superpartner (z.B. elektr. Ladung)
Ausnahme: Ladung der R-Symmetrie QR
Eichboson
Materiefermion
Higgsboson
P. Dießner, 20.10.16
QR
0
0
0
QR Superpartner
1
1
−1
MRSSM
10/21
R-Symmetrie – Einführung
Zusätzlich erlaubte Symmetrie zu SUSY
Führt zu Ladung, vgl. mit elektr. Ladung
SUSY forciert gleiche Ladungen bei Teilchen und
Superpartner (z.B. elektr. Ladung)
Ausnahme: Ladung der R-Symmetrie QR
Eichboson
Materiefermion
Higgsboson
QR
0
0
0
QR Superpartner
1
1
−1
Normalerweise nicht betrachtet
⇒ Ziel der Arbeit das zu ändern
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
10/21
R-Symmetrie – Auswirkungen
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
11/21
R-Symmetrie – Auswirkungen
Verbietet Leptonen- und Baryonenzahlverletzung ⇒
kein Protonzerfall
Leichtestes R-symmetrisches Teilchen kann nicht
zerfallen ⇒ Kandidat für dunkle Materie
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
11/21
R-Symmetrie – Auswirkungen
Verbietet Leptonen- und Baryonenzahlverletzung ⇒
kein Protonzerfall
Leichtestes R-symmetrisches Teilchen kann nicht
zerfallen ⇒ Kandidat für dunkle Materie
R-Geladene Teilchen ⇒ Antiteilchen vorhergesagt
Dirac- statt Majorana-Massen für Gauginos/Higgsinos
Zusätzliche fermionische Teilchen nötig, somit auch
weitere bosonische Teilchen vorhergesagt
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
11/21
Minimales R-Symmetrisches
Supersymmetrisches Standardmodell
R-Ladung 1
R-Ladung 0
u
c
t
g
ũ
c̃
t̃
g̃
Õ
d˜
s̃
b̃
γ̃
S̃
ν̃e
ν̃µ
ν̃τ
Z̃
T̃ 0
ẽ
µ̃
τ̃
W̃
T̃ ±
d
s
b
γ
νe
νµ
ντ
Z
e
µ
τ
W±
h
H
A
H±
h̃u0
h̃d0
h̃u+
h̃d−
S
T0
T±
O
r˜u0
r˜d0
r˜u−
r˜d+
R-Ladung 2
Ru0
Ru±
Rd0
P. Dießner, 20.10.16
Rd±
MRSSM
12/21
Minimales R-Symmetrisches
Supersymmetrisches Standardmodell
R-Ladung 1
R-Ladung 0
u
c
t
g
ũ
c̃
t̃
g̃
Õ
d˜
s̃
b̃
γ̃
S̃
ν̃e
ν̃µ
ν̃τ
Z̃
T̃ 0
ẽ
µ̃
τ̃
W̃
T̃ ±
d
s
b
γ
νe
νµ
ντ
Z
e
µ
τ
W±
h
H
A
H±
h̃u0
h̃d0
h̃u+
h̃d−
S
T0
T±
O
r˜u0
r˜d0
r˜u−
r˜d+
R-Ladung 2
Ru0
Ru±
Rd0
Rd±
MRSSM
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
12/21
Phänomenologische Untersuchung
des Minimalen R-symmetrischen Supersymmetrischen
Standardmodells
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
13/21
Phänomenologie in der Teilchenphysik
Definition
Es ist die Aufgabe eines Phänomenologen, die konkreten
Vorhersagen eines gegebenen Modells zu berechnen, um
diese dann mit experimentellen Messwerten zu
vergleichen.
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
14/21
Phänomenologie in der Teilchenphysik
Definition
Es ist die Aufgabe eines Phänomenologen, die konkreten
Vorhersagen eines gegebenen Modells zu berechnen, um
diese dann mit experimentellen Messwerten zu
vergleichen.
Modell: MRSSM
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
14/21
Phänomenologie in der Teilchenphysik
Definition
Es ist die Aufgabe eines Phänomenologen, die konkreten
Vorhersagen eines gegebenen Modells zu berechnen, um
diese dann mit experimentellen Messwerten zu
vergleichen.
Modell: MRSSM
68.3%
4.9%
26.8%
Dunkle Energie
Dunkle Materie
Baryonische Materie
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
14/21
MRSSM – Vorhersage
MRSSM als Erweiterung
des Standardmodells
Erweiterter Higgssektor,
insb. Singlett und Triplett
Kandidat für dunkle
Materie, Hier: Singlino
R-Symmetrie liefert
Einschränkungen an
mögliche
Wechselwirkungen
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
15/21
MRSSM – Vorhersage
MRSSM als Erweiterung
des Standardmodells
Relevante Parameter
Gauginomassen: MBD ,
bestimmt Masse des
DM-Teilchens
Erweiterter Higgssektor,
insb. Singlett und Triplett
Kandidat für dunkle
Materie, Hier: Singlino
Higgsinomassen: µu , µd
(> MBD )
R-Symmetrie liefert
Einschränkungen an
mögliche
Wechselwirkungen
P. Dießner, 20.10.16
Yukawakopplungen: Yt , Λ
Bosonmassen: mS , mT
MRSSM
15/21
Beobachtung des Higgsbosons
Masse des Higgsboson im
Standardmodell freier
Parameter
In SUSY-Modellen klare
Relation zu anderen
Modellparametern
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
16/21
Beobachtung des Higgsbosons
Masse des Higgsboson im
Standardmodell freier
Parameter
In SUSY-Modellen klare
Relation zu anderen
Modellparametern
Vorhersage in niedrigster Ordnung Störungstheorie
mh2
<
mZ2
|{z}
Masse des
Z-Bosons
−
D + Λµ 2
g2 MW
v
D )2 + m 2
4(MW
T
|
{z
}
2
Zusätzliche Beiträge des MRSSM
Widerspruch?
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
16/21
Quantenkorrekturen zur Masse
Positive Quantenkorrekturen durch
Top-Quark und dessen
Superpartner, sowie durch Triplett
F
B
h
h h
h
F
mt̃1 mt̃2
6v 2
4
Y
log
t
16π 2
mt2
2 mT
2v 2 5Λ4
=
log
D )2
16π 2 8
(MW
2
∆mh,Y
=
t
2
∆mh,Λ
v SM-Vakuumerwartungswert
Yt Kopplung Top-Higgsboson
mt , mt̃ Masse des Top-Quarks und dessen Superpartner
Λ Kopplung Higgsinos - Triplett
D
m T , MW
Masse des Tripletts und dessen Superpartners
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
17/21
Quantenkorrekturen zur Masse
Positive Quantenkorrekturen durch
Top-Quark und dessen
Superpartner, sowie durch Triplett
F
B
h h
h
h
F
250
mH1 [GeV]
200
150
100
50
0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
u
Ergebnis: MRSSM kann Masse erklären
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
17/21
Leichtes zusätzliches Boson
110
100
100
12
0
80
40
20
10
0
10
20
60
0
40
30
20
Quantenmechanische
Mischung zwischen Singlett
und Higgsboson
80
50
ohne Eichwechselwirkungen
60
90
Gauginomasse
relevant:
q
2
mHS ≈ mS + 4(MBD )2 (rot)
70
mS [GeV]
Leichtes Singlett möglich
30
MDB [GeV]
40
( blau - ausgeschlossen (95% C.L.), grün - erlaubt,
rot - Singletmasse)
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
18/21
50
Leichtes zusätzliches Boson
110
100
100
12
0
80
40
20
10
0
10
20
60
0
40
30
20
Quantenmechanische
Mischung zwischen Singlett
und Higgsboson
80
50
ohne Eichwechselwirkungen
60
90
Gauginomasse
relevant:
q
2
mHS ≈ mS + 4(MBD )2 (rot)
70
mS [GeV]
Leichtes Singlett möglich
30
40
MDB [GeV]
( blau - ausgeschlossen (95% C.L.), grün - erlaubt,
rot - Singletmasse)
Parameterbereiche im Einklang mit Ergebnissen von
LHC und LEP
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
18/21
50
Dunkle Materie — Direkter Nachweis
Umgeben von dunkler Materie
Streuexperimente um eine (sehr schwache)
Wechselwirkung festzustellen
MRSSM-Kandidat: Singlino (Superpartner des
Singlett)
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
19/21
Dunkle Materie — Direkter Nachweis
Umgeben von dunkler Materie
Streuexperimente um eine (sehr schwache)
Wechselwirkung festzustellen
MRSSM-Kandidat: Singlino (Superpartner des
Singlett)
Prozesse interferieren
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
19/21
Dunkle Materie — Direkter Nachweis
MRSSM-Kandidat: Singlino (Superpartner des
Singlett)
3000
Bisher keine
Beobachtung
mq [GeV]
Grenzen auf
Interaktionsrate
(hier:
LUX-Experiment)
2500
2000
1500
Liefert Grenzen im
Parameterraum
400 500 600 700 800 900 1000
u
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
[GeV]
19/21
Untersuchung des Parameterraums
Korrelationen zwischen
verschiedenen Parametern
Testbare Vorhersagen möglich
1.0
0.5
u
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
200
400
600
u
50
800
1000
[GeV]
100 117 122 128 133 150 200
mH1 [GeV]
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
20/21
Untersuchung des Parameterraums
Korrelationen zwischen
verschiedenen Parametern
Testbare Vorhersagen möglich
1.0
0.5
u
0.0
Annahme: am LHC leichtes
skalares Teilchen gefunden
Interpretation als Singlett des
MRSSM
Vorhersage: Leichtes DM-Teilchen
(MBD < 60 GeV)
Massen weiterer Superpartner
durch andere Messgrößen
eingeschränkt
0.5
1.0
1.5
2.0
200
400
600
u
50
800
1000
[GeV]
100 117 122 128 133 150 200
mH1 [GeV]
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM prüfbar an aktuellen
Experimenten
MRSSM
20/21
Zusammenfassung
Untersuchung des MRSSM
Vergleich mit experimentellen Daten vollzogen
Modell erklärt bekannte Beobachtungen und macht
weitere Vorhersagen
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
21/21
Zusammenfassung
Untersuchung des MRSSM
Vergleich mit experimentellen Daten vollzogen
Modell erklärt bekannte Beobachtungen und macht
weitere Vorhersagen
Hier:
Standardmodell – Higgsboson und Singlett
Dunkle Materie – Direkter Nachweis
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
21/21
Zusammenfassung
Untersuchung des MRSSM
Vergleich mit experimentellen Daten vollzogen
Modell erklärt bekannte Beobachtungen und macht
weitere Vorhersagen
Hier:
Standardmodell – Higgsboson und Singlett
Dunkle Materie – Direkter Nachweis
Weitere Ergebnisse:
Weiterer Higgs-Sektor
Elektroschwache Präzisionsobservablen
Dunkle Materie – Reliktdichte
Direkte Suchen am LHC
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
21/21
Zusammenfassung
Untersuchung des MRSSM
Vergleich mit experimentellen Daten vollzogen
Modell erklärt bekannte Beobachtungen und macht
weitere Vorhersagen
Hier:
Standardmodell – Higgsboson und Singlett
Dunkle Materie – Direkter Nachweis
Weitere Ergebnisse:
Weiterer Higgs-Sektor
Elektroschwache Präzisionsobservablen
Dunkle Materie – Reliktdichte
Direkte Suchen am LHC
Modell nicht ausgeschlossen und liefert
nicht-triviale Vorhersagen für aktuelle und
zukünftige Experimente
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
21/21
Zusammenfassung
Vielen Dank für die
Aufmerksamkeit!
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
21/21
Anhang
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
22/21
Bildnachweise
Alle zuletzt abgerufen 18.10.2016, 11:45
Folie 3:
http://erlangen.physicsmasterclasses.org/sm_groeo/kristall_
quark_quer1.gif
Folie 5:
http://www.quantumdiaries.org/2011/06/26/
cern-mug-summarizes-standard-model-but-is-off-by-a-factor-of-2/
cernmug/
c Heretic Wear
http://hereticwear.com/product/standard-model-lagrangian/
Folie 6:
Phys. Rev. D. 90, 052004 (2014), https://arxiv.org/abs/1406.3827
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
23/21
SUSY-Algebra
[P µ , P ν ] = 0
[P µ , J ρσ ] = i(g µρ P σ − g µσ P ρ )
[J µν , J ρσ ] = i(g νρ J µσ + g µσ J νρ − g µρ J νσ − g νσ J µρ )
{Qα , Q β̇ } = 2 σ µ αβ̇ Pµ
{Qα , Qβ } = {Q α̇ , Q β̇ } = 0
Qα , P µ = P µ , Q α̇ = 0
µν
1
J , Qα = − α σ µν Q
2
Q α̇ , R = −Q α̇
[Qα , R ] = Qα ,
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
24/21
R-Symmetrie und R-Parität
Transformation Superfeld
exp(iτ R)F (x µ , θ, θ) exp(−iτ R) = exp(iτ Qr )F (x µ , exp(−iτ )θ, exp(iτ )θ)
τ ∈ {0, 2π}
Für R-Parität ist τ fixiert, übliche Z2 R-Pariät: τ = nπ
n ungerade ⇒ exp(−iτ ) = exp(iτ ) = −1
n gerade ⇒ exp(−iτ ) = exp(iτ ) = 1
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
25/21
Eichbosonen
g
u
c
t
d
s
b
γ
νe
νµ
ντ
Z
±
e
µ
τ
W
h
H
A
H±
ũ
c̃
t̃
g̃
d˜
s̃
b̃
γ̃
ν̃e
ν̃µ
ν̃τ
Z̃
ẽ
µ̃
τ̃
W̃
h̃u0 h̃d0
h̃u+ h̃d−
Higgsinos
Higgsbosonen
P. Dießner, 20.10.16
Gauginos
Sleptons Squarks
Leptons
Quarks
MSSM
MRSSM
26/21
SUSY-Brechung
SUSY sagt gleiche Massen voraus: me = mẽ
Experimentell nicht bestätigt→ SUSY ist gebrochen
Vorhersage neuer schwerer Teilchen
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
27/21
Dirac Massen
Z
√
d2 θ
2W α a a vev hDi
Wα Φ =
M
M
Z
D
= −M
d2 θ 2(θλa )(θψ a ) +
2θθD a φa − |θσ µ{zσ ν θ} Dµ , Dν a φa
∝g µν
a
a
λ ψ −
√
1
hd0 = √ (vd + φd + iσd ) ,
2
1
0
T = √ (vT + φT + iσT ) ,
2
1
O = √ (φO + iσO )
2
P. Dießner, 20.10.16
√
a a
2D φ
1
hu0 = √ (vu + φu + iσu ) ,
2
1
S = √ (vS + φS + iσS ) .
2
MRSSM
28/21
MRSSM Superpotential
WMRSSM =µd (R̂d Hd ) + µu (R̂u Hu ) + Λd (R̂d T̂ ) Hd + Λu (R̂u T̂ ) Hu
+ λd Ŝ (R̂d Hd ) + λu Ŝ (R̂u Hu ) − Yd D (QHd ) − Ye E (LHd ) + Yu (U QHu ) .
2
2
2
2
2
*
*
*
˜* ˜
˜* ˜
LMRSSM
soft, MSSM-like = − mq̃L ,ij q̃iL q̃jL − mũR ,ij ũiR ũjR − md˜R ,ij diR djR − m`˜L ,ij `iL `jL − mẽR ,ij ẽiR ẽjR
− mh2d |hd |2 − mh2u |hu |2 − Bµ(hd hu ) + h. c. .
D
LMRSSM
soft, Dirac = − MB (B̃ S̃ +
√
D
2DB S) − MW
(W̃ a T̃ a +
√
a
2DW
T a ) − MOD (g̃ a Õ a +
2
2
2
2
2
2
2
2
*
*
LMRSSM
soft, add = −mRd |Rd | − mRu |Ru | − mS |S| − mT Tr(T T ) − mO Tr(O O) .
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
29/21
√
2Dga O a )
Massenmatrizen I
Bµ vvdu
 Bµ

MA = 
 0

0

P. Dießner, 20.10.16
0
0
Bµ
Bµ vvdu
0
0
mS2 +
λ2d vd2 +λ2u vu2
2
λd Λd vd2 −λu Λu vu2
√
2 2
MRSSM
0
0
λd Λd vd2 −λu Λu vu2
√
2 +
mT



 .


2
2 2
Λ2d vd2 +Λ2u vu
4
30/21
Massenmatrizen II
MH 0
MMSSM MT
21
=
M21
M22
mZ2 cβ2 + mA2 sβ2
−(mZ2 + mA2 )sβ cβ
=
,
−(mZ2 + mA2 )sβ cβ
mZ2 sβ2 + mA2 cβ2


λd Λd vd2 −λu Λu vu2
λ2 v 2 +λ2 v 2
√
4(MBD )2 + mS2 + d d 2 u u
2 2

=
2 2
2 2
λd Λd vd2 −λu Λu vu2
D )2 + m2 + Λd vd +Λu vu
√
4(M
W
T
4
2 2
!
√
√
D)
eff,− + g M D )
−
g
M
v
(
2λ
µ
vd ( 2λd µeff,+
1
u
u
1
u
B
B
d
=
.
D)
D)
vd (Λd µeff,+
+ g2 MW
−vu (Λu µeff,−
+ g2 MW
u
d
MMSSM
M22
M21
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
31/21
Massenmatrizen III



mχ = 

P. Dießner, 20.10.16
MBD
0
1
√
− 2 λd vd
√1 λu vu
2
0
D
MW
− 12 Λd vd
− 12 Λu vu
MRSSM
− 21 g1 vd
1
2 g2 vd
−µeff,+
d
0
1
2 g1 vu
− 21 g2 vu
0
µeff,−
u



.

32/21
Massenmatrizen III
mχ+ =
mρ− =
P. Dießner, 20.10.16
D
g2 vT + MW
√1 g2 vd
2
D
−g2 vT + MW
− √12 Λu vu
MRSSM
√1 Λd vd
2
+µeff,−
d
!
√1 g2 vu
2
−µeff,+
u
!
33/21
3600
3200
H4
A3
2800
ÕS
H3±
H2±
q̃
2400
2000
1600
1200
H1±
χ 4χ 3
χ2
400
2800
H4
A3
H±
H2± 3
H3
A2
R2
R1
H1±
ÕS
2000
g̃
H2
A1
R
R21
3200
2400
H3
A2
800
0
Mass / GeV
Mass / GeV
Benchmarkpunkte
H1
P. Dießner, 20.10.16
t̃, b̃
ÕP
±
ρ2±
χ2±
χ1±ρ1
g̃
q̃
1600
1200
ν̃,±l˜±
τ̃R
800
400
χ1
0
MRSSM
H2
H1
A1
χ 4χ 3
χ2
χ1
±
ρ2
χ2±
χ1±ρ1±
ÕP
t̃, b̃
ν̃, l˜±
τ̃R±
34/21
Zwei-Schleifen-Beiträge
m2L-m1L [GeV]
6
15
all contributions
no sgluon
and no gluino
and no gluon
and no 2t , t b
10
m2L-m1L [GeV]
8
4
2
0
0
2
5
1000 2000
MDO
[GeV]
P. Dießner, 20.10.16
3000
5
MRSSM, mO =2 TeV
MRSSM, mO =10 TeV
MRSSM, no sgluon con.
MSSM, no stop mixing
MSSM, stop mixing
1000 2000
MDO [GeV]
MRSSM
3000
35/21
EWPO
SM
mW
= 80.360±0.010 GeV .
mW = 80.385±0.015 GeV ,
100
80.70
80.65
10-1
80.60
mW [GeV]
10-2
10-3
T
S
U
10-5
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
10-4
u
P. Dießner, 20.10.16
Full result
SM+vT
SM+vT +bosonic STU
SM+vT +all STU
80.55
80.50
80.45
80.40
80.35
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
u
MRSSM
36/21
Dunkle Materie
Reliktdichte
ΩDM h2 = 0.1186 ± 0.0020
Heißes, expandierendes
Universum
DM in thermischen
Gleichgewicht
Universum expandiert
und kühlt ab
DM-Dichte friert aus
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
37/21
Dunkle Materie
Reliktdichte
300
0
1.00.5
0
0.12
250
m [GeV]
ΩDM h2 = 0.1186 ± 0.0020
200
Heißes, expandierendes
Universum
0
1.0
150
DM in thermischen
Gleichgewicht
0.0
5
.50
Universum expandiert
und kühlt ab
0
0.12
100
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
MDB [GeV]
DM-Dichte friert aus
Prozesse im MRSSM führen auf korrekte Reliktdichte
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
37/21
Direkte LHC-Suchen I
ATLAS
Observed limit (±1 σSUSY
)
theory
-1
∫ Ldt = 20.3 fb , s = 8 TeV
~±~
0
0
χ1
lLlL → l±∼
χ1l ∼
∼ excluded
LEP2 µ
±
1
300
180
Expected limit (±1 σexp)
±
mχ∼0 [GeV]
left-handed sleptons
350
R
All limits at 95% CL
200
∼χ
(
m
0
~±l ) <
(
m
150
m 01 [GeV]
250
)
1
100
1
5 0
0.0 0.
50
20
100
150
200
250
300
350
400
m~l± [GeV]
0.10
60
100
0
140
200
m L [GeV]
300
1
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
38/21
Direkte LHC-Suchen II
ATLAS
Observed limit (±1 σSUSY
)
theory
-1
∫ Ldt = 20.3 fb , s = 8 TeV
~±~
0
0
χ1
lRlR → l±∼
χ1l ∼
∼ excluded
LEP2 µ
±
1
300
180
Expected limit (±1 σexp)
±
mχ∼0 [GeV]
right-handed sleptons
350
R
All limits at 95% CL
200
∼χ
(
m
0
~±l ) <
(
m
150
m 01 [GeV]
250
)
1
100
50
20
100
100
150
200
250
300
350
400
m~l± [GeV]
1
0.0
0.10
0.05
60
100
0
140
200
m L [GeV]
300
1
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
39/21
Direkte LHC-Suchen III
MRSSM
500
400
300
200
0.0
5
200
300
0.150
0.0
m R [GeV]
0.10
0.05
400
m R [GeV]
MSSM
500
0.01
200
P. Dießner, 20.10.16
300
m 02 , 1± [GeV]
400
500
MRSSM
100
100
0.05
100
100
200
0
0.1300
m 02 , 1± [GeV]
400
500
40/21
Direkte LHC-Suchen IV
heavy sleptons
500
500
heavy sleptons
[GeV]
200
100
100
300
u
1 0.05
0.0
300
0.10
0.1
0
400
0.05 0.01
MDW [GeV]
1
0.0
400
200
5
0.00.10
200
300
d
P. Dießner, 20.10.16
= u [GeV]
0.05
400
500
100
100
0.10
200
300
d
MRSSM
400
500
[GeV]
41/21
Direkte LHC-Suchen V
light right-handed sleptons
500
500
heavy sleptons
0.1
0
0.00.105
[GeV]
300
u
0.01
u
[GeV]
0.10
0.05
300
0.05 0.01
400
200
200
100
100
100
100
200
300
d
P. Dießner, 20.10.16
400
0.10
0.05
400
500
[GeV]
0.10
200
300
d
MRSSM
400
500
[GeV]
42/21
Untersuchung Parameterraum I
80.410
0
.38
80
400
80.
390
800
600
400
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
u
0
200
.41
80
200
P. Dießner, 20.10.16
80.3
80
MDW [GeV]
600
80.390
0
80.4380
80.4
MDW [GeV]
80.430
1000
390
800
80.
80.410
1000
1200
80.480
1200
200
400
600
u
MRSSM
0
.41
80
800 1000 1200
[GeV]
43/21
Untersuchung Parameterraum I
2400
80.410
80.430
80.410
2600
1000
[GeV]
2000
1400
0.12
80.410
1600
90
600
400
0.13
1200
1000
80.3
u
1800
80.430
mq̃R [GeV]
800
0.13
0.05
2200
0.12
0
80.41
0.05
200
200 400 600 800 1000
µu [GeV]
P. Dießner, 20.10.16
MRSSM
200
400
600
d
80.430
800 1000
[GeV]
44/21