[論文レビュー] 2HDM(II) radiative corrections in leptonic tau decays

M. Krawczyk, David Temes|arXiv (Cornell University)|Oct 18, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、CP保存型2HDM(II)におけるレプトン的tau崩壊の1ループ自己エネルギー補正を計算し、特にtanβが大きい場合に、中性およびcharged Higgsボソンを含むループ補正が、木レベルのH⁺交換よりも支配的であることを示している。主な結果として、tanβの関数としての新しい、顕著に異なる$M_{H^+}$の下限が得られ、$M_{H^\pm}$の追加の上限も得られ、また、重く縮退したヒッグス粒子を持つSMに類似たh状況ではループ補正が消える。

ABSTRACT

The one-loop contributions to the branching ratios for leptonic tau decays are calculated in the CP conserving 2HDM(II). We found that these one-loop contributions, involving both neutral and charged Higgs bosons, dominate over the tree level H^+ exchange, the latter one being totally negligible for the decay into electrons. The analysis is focused on large tanbeta enhanced contributions to the considered branching ratios and we derive a simple analytical expression for one-loop contribution in this case. The leptonic branching ratios of tau have a large potential of constraining parameters of the model, being complementary to direct searches through Higgsstrahlung processes for h(H), and provide upper limits on Yukawa couplings for both light h and light A scenarios. In this work, we derive new lower limit on mass of $M_{H^+}$ as a function of tanbeta which differs significantly from what was considered as standard constraint based on the tree H^+ exchange only. Interestingly we obtain also an upper limit on $M_{H^\\pm}$. For a SM-like h scenario, with heavy and degenerate additional Higgs bosons, one-loop corrections disappear.

研究の動機と目的

• CP保存型2HDM(II)フレームワーク内でのレプトン的tau崩壊における1ループ自己エネルギー補正を分析すること。
• 特に大tanβ領域において、ループ補正が木レベルのH⁺交換を上回るかどうかを評価すること。
• 大tanβ極限における1ループ補正の解析的表現を導出すること。
• レプトン的分岐比を用いて、$M_{H^+}$およびヤコビ係数の制約を確立すること。
• 直接ヒッグスストラーレーション探索と組み合わせたtau崩壊測定が、モデルを制約する上でどのように補完的かを検討すること。

提案手法

• CP保存を仮定した2HDM(II)における1ループ量子場理論計算を用いる。
• ループ図の解析的簡略化を通じて、大tanβに起因する分岐比への強化効果に注目する。
• ループ補正に中性およびcharged Higgsボソンの交換を含める。
• 大tanβ極限における1ループ振幅の簡略化された解析的表現を導出する。
• 1ループ補正と木レベルのH⁺交換振幅を比較し、支配的かどうかを評価する。
• レプトン的分岐比を制約条件として用い、$M_{H^+}$およびヤコビ係数の上限を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中性およびcharged Higgsボソンを含む1ループ補正は、2HDM(II)におけるレプトン的tau崩壊の分岐比に、木レベルのH⁺交換と比べてどのように影響を与えるか？
• RQ2 大tanβ極限における支配的1ループ補正の解析的形は何か？
• RQ3 レプトン的分岐比は、2HDM(II)における軽いhおよび軽いAヒッグス粒子のヤコビ係数にどのように制約を加えるか？
• RQ4 1ループ補正から導かれる$M_{H^+}$の再評価された下限は何か？また、標準的な木レベル制約とはどのように異なるか？
• RQ5 重く縮退した追加ヒッグス粒子を持つSMに類似たh状況では、1ループ補正は消えるか？

主な発見

• 中性およびcharged Higgsボソンを含む1ループ補正は、特に大tanβ領域において、レプトン的tau崩壊において木レベルのH⁺交換を上回る。
• tau → eνν崩壊モードでは、木レベルのH⁺交換寄与は無視できる。
• 大tanβ極限における1ループ振幅の新しい解析的表現が導出された。
• レプトン的分岐比は、軽いhおよび軽いAの両状況におけるヤコビ係数の上限を提供する。
• tanβの関数として、標準的な木レベル制約とは顕著に異なる$M_{H^+}$の新しい下限が得られた。
• $M_{H^\pm}$の上限が得られ、ループ効果による非自明な制約であることが示された。
• 重く縮退した追加ヒッグス粒子を持つSMに類似たh状況では、1ループ補正が消えた。