最小自然超对称模型的唯象学研究

The study of naturalness problem in Standard Model is one of the most important and frontier directions for particle physics. Low-energy supersymmetry is a very promising candiate that successfully addresses the naturalness problem and has been widely studied. The Minimal Natural Supersymmetry (NSUSY) that regards the naturalness as the core is one of popular scenarios in MSSM, which has abundant phenomenology and strong predictive power. This project will mainly focus on the phenomenological study of NSUSY at LHC, dark matter experiments and CEPC, including investigations of indirect effects of Higgsino at CECP, Stop pair and single productions and contraints of LHC searching for Gluino and Stop on the parameter space of NSUSY. The objective of this proposal is to make significant contributions to testing NSUSY in LHC, CEPC and dark matter experiments. The completion of this project will be very helpful in searching for supersymmetry and understanding the orgin of mass in universe.

标准模型自然性问题是粒子物理学理论研究的重要和前沿问题之一。低能超对称作为成功解决自然性问题的新物理模型之一被广泛研究。最小自然超对称（NSUSY）便是最小超对称模型中以自然性为核心的一种重要情形。它具有丰富的唯象学和很强的可预言能力。该项目将主要研究NSUSY中的Higgsino,Stop和Gluino等超粒子在LHC、暗物质实验以及CEPC上的信号和可观测性，例如：Higgsino在CEPC上的间接效应，Stop的成对产生和联合产生过程，LHC寻找Gluino和Stop数据对NSUSY参数空间的约束。通过该项目的研究，我们将呈现NSUSY在实验所允许的参数空间内的精细调节程度，提出LHC上Stop寻找的新策略和CEPC上检验NSUSY的新方法等。这些研究内容对寻找超对称、理解质量起源等重大基本物理问题将有重要意义。

最小自然超对称（NSUSY）是一种以自然性为核心的重要超对称模型。在希格斯粒子被发现之后，NSUSY的研究成为新物理研究的一个热点前沿方向。在NSUSY中，通常前两代超伴子质量很重，而Higgsino、Stop和Gluino分别在树图、单圈和双圈影响自然性，因此，这些粒子的质量不能太重。特别是Higgsino和Stop应能在LHC实验探测能力范围内。同时，赝标量希格斯粒子A质量也受到了自然性的限制而不能太重（依赖于tanb）。这些意味着NSUSY将在LHC上具有着丰富的现象学。. 本项目利用LHC和暗物质等实验数据对NSUSY进行了深入系统的研究，包括：（1）分析了NSUSY中Higgsino-Bino混合型轻暗物质的参数空间，得到了暗物质质量下限，并研究了在未来高亮度LHC上寻找这种轻暗物质的可能性。（2）在alignment极限下，找到了轻于标准模型希格斯的赝标量希格斯粒子存在的参数空间，并提出了在CEPC正负电子对撞机上可以通过hA联合产生过程探测该粒子的方法。（3）针对LHC寻找stop的分析，提出了事例图分析方法，并通过消息传递神经网路得到了比LHC现有寻找stop方法更高的敏感度。（4）NSUSY中，由于新的宇称破坏相互作用的出现，我们分析了stop衰变产物中的top夸克极化特性，并研究了对末态粒子的运动学分布的影响。. 这些工作得到了理论和实验同行的广泛关注，对检验超对称自然性和理解质量起源起到重要的理论指导意义。