最小超对称扩充模型暗物质和黑格斯粒子电弱唯象研究

We use the newest results of dark matter (DM) detection to explore the properties of DM in the minimal supersymmetric standard model (MSSM) and its extension in our youth program. The results show the difference between these models and the relation between DM and higgs boson detection. Our approach gives some guide to the DM and higgs boson detection. It also shows that the extension model is a very effective way to solve the problem in supersymmetric models. Great progresses are made in higgs and DM detection in 2012, and it also brings new problem to supersymmetry models. The follow-up research will use the extension models to solve the new problem. The plan is: 1. Do the renormalization of higgs sector in general extension of MSSM to comprehend all kinds of extension of MSSM; 2. Give a full study of Flip-SU(5) model at electro-weak scale; 3. Explore the possibility of LHC as a DM factory, research on the deep inelastic scattering of DM and nucleon. the work are the development of the youth foundation, we need draw up the renormalization scheme and do the new Monte Carlo simulations.

青年项目主要利用最新的暗物质实验探测结果，研究了最小超对称模型及其扩充模型暗物质粒子的具体属性。我们对比了各个模型唯象上的异同，探寻了暗物质和黑格斯粒子探测之间的关系。项目取得了很大的进展，得到的结果对暗物质直接、间接探测、黑格斯粒子寻找有指导意义。研究结果表明扩充模型是解决最小超对称模型存在问题的有效途径。2012年黑格斯粒子探测和暗物质间接探测取得了重大进展，实验结果也给超对称模型带来了新的挑战。申请人后续项目将利用最小超对称扩充模型来探寻解决最新实验结果带来的新问题。具体计划包括 1. 研究最一般单态扩充模型黑格斯质量的修正，理解各种扩充模型唯象的关系；2. 全面研究翻转SU(5)超对称模型电弱唯象； 3. 研究LHC作为暗物质粒子工厂的可能性，研究暗物质核子深度非弹性散射理论。后续项目是青年项目的发展，申请人需重新制定黑格斯粒子质量重整化方案，独立撰写蒙特卡洛模拟程序。

青年基金项目中研究团队发现了超对称扩充模型在对撞机以及暗物质物理中存在很多问题，需要做进一步的研究。在后续的面上项目中，项目团队根据希格斯以及暗物质探测的最新进展，较为全面地研究了超对称扩充模型在最新实验结果限制下的参数空间，对撞机物理以及超对称破缺机制等唯象以及理论问题。得到的结果主要总结为以下四点：第一、为了解决冷暗物质模型做宇宙小尺度模拟的困难，暗物质在低能需要很强的自相互作用。项目将狄拉克型暗物质自相互作用推广为马约拉纳型暗物质粒子，并研究了超对称单态扩充模型实现自相互作用的可能性，发现最流行的Z3对称性次最小超对称模型难以实现自相互作用。在最一般的超对称单态扩充模型中实现了自相互作用。加入右手中微子可以避开宇宙原初核合成限制。我们对模型参数空间进行高效的扫描，研究了自相互作用限制下，希格斯粒子的奇异衰变模式，讨论了未来对撞机CEPC上的标准模型希格斯粒子衰变过程。第二、详细研究了能标分离超对称的两圈贝塔函数，计算了两圈跑动实现规范耦合大统一的参数范围，加上电弱能标对撞机物理以及暗物质探测的限制，研究了能标分离超对称破缺能标具体属性。从大统一的角度构建了能标分离超对称模型、引力中介和反常中介破缺超对称模型，得到的模型在现有LHC实验结果的限制下可以解释电弱标度缪子的反常磁矩问题。第三、研究了矢量型超对称模型中的希格斯粒子的质量修正，同时讨论了此类模型中在对撞机和暗物质探测结果限制的参数空间。在翻转SU（5）超对称模型中，矢量型伙伴之间质量的劈裂可以造成部分退偶效应，这个效应会使得模型的电弱唯象与通常手征型模型有很大不同。第四、较为全面的研究了B介子双轻衰变标准模型计算，发现通常被忽略掉的费曼图形的贡献是不小的。研究了存在矢量型粒子二重态模型中的CKM矩阵参数空间的扫描方法，并指出CKM矩阵偏离效应的影响。另外我们还研究了最小超对称标准模型轻暗物质粒子的属性，以及用暗物质模型解释悟空卫星暗物质探测结果。综上，在国家基金的支持下，项目组取得了丰硕成果，主要发表论文20篇。项目组也组织了2015年微扰QCD会议，2016年中国物理学会秋季学术会议等会议，培养硕士研究生5名，协助培养博士2名。项目在超对称唯象领域发展做出了贡献。感谢国家自然科学基金委员会的资助！