[論文レビュー] Anomalous magnetic moment of the muon in the two Higgs doublet model

E. O. İltan, H. Sundu|ArXiv.org|Mar 10, 2001

Computational Physics and Python Applications被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、スカラーおよびパラメータースカラーヒッグスボソンを含むタイプIII2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）において、新しい物理的寄与がミューオンの異常磁気モーメント（g-2）に与える影響を計算している。現在の実験的不確実性内でのg-2の感度により、レプトンフラバー非保存カップリング|ξ̄ₑᴺ,τμ|に対するきびしい上限が|ξ̄ₑᴺ,τμ| < 30 ± 5 GeVと導かれる。これは、ミューオン電気双極子モーメント（EDM）からの制約よりも顕著にきつい。

ABSTRACT

We calculate the new physics effects on the anomalous magnetic moment of the muon in the framework of the two Higgs doublet model. We predict an upper bound for the lepton flavor violating coupling, which is responsible for the point like interaction between muon and tau, by using the uncertainty in the experimental result of the muon anomalous magnetic moment. We show that the upper bound predicted is more stringent compared to the one which is obtained by using the experimental result of the muon electric dipole moment

研究の動機と目的

• タイプIII2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）におけるミューオンの異常磁気モーメント（AMM）に及ぼす新しい物理的効果を調査すること。
• ミューオンAMM測定の実験的不確実性を用いて、モデルに依存しないμ-τフラバー非保存カップリングの上限を導出すること。
• 得られた制約をミューオン電気双極子モーメント（EDM）の制約から得られるものと比較すること。
• 2HDMにおける内部μレプトンおよびeレプトンの寄与がAMMに与える感度を評価し、解析における無視の妥当性を裏づけすること。

提案手法

• 1ループレベルでの計算が行われ、中性ヒッグスボソンh⁰およびA⁰の寄与を含み、内部のμおよびτレプトンを伝達子として扱う。
• モデルは、複素ヤコビカップリングξ̄ₑᴺ,τμによる、樹形レベルでのレプトン系におけるフラバー変換中性荷電現在（FCNC）を仮定する。
• 一般2HDMのラグランジアンおよびヒッグスポテンシャルのパrametrizationを用いて、ミューオンAMMへの新しい物理的寄与の理論的式を導出する。
• |ξ̄ₑᴺ,τμ|の上限は、新しい物理的寄与Δaμ,Newが現在の実験的不確実性（約1–2×10⁻⁹）を超えないようにする条件から決定される。
• ミューオンEDMの95%信頼区間の上限dμ < 10.34×10⁻¹⁹ e·cmからの制約と比較する。
• 数値的結果は、|ξ̄ₑᴺ,τμ|、sinθτμ、ヒッグス質量に依存するプロットを通じて提示され、μレプトンカップリングへの感度分析が含まれる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 タイプIII2HDMにおけるμ-τレプトンフラバー非保存カップリングの上限は、ミューオン異常磁気モーメントの実験的不確実性に基づいてどのように導かれるか？
• RQ2 この制約は、ミューオン電気双極子モーメント制約から得られるものと比べてどう異なるか？
• RQ3 2HDMにおけるミューオンAMMは、内部μレプトン寄与に対してどの程度感度を示すか？
• RQ4 中性ヒッグスボソンh⁰およびA⁰の質量が、ミューオンAMMへの新しい物理的寄与にどのように影響するか？
• RQ5 g-2による測定とEDM測定とを比較した場合、μ-τヤコビカップリングの複素位相はどちらによりきびしい制約を受けるか？

主な発見

• 新しい物理的寄与がミューオンAMMに与える影響が現在の実験的不確実性（約1–2×10⁻⁹）を超えないという仮定に基づき、μ-τフラバー非保存カップリング|ξ̄ₑᴺ,τμ|の上限は30 ± 5 GeV未満と予測される。
• この制約は、ミューオン電気双極子モーメントの上限から得られるもの（約10³ GeV）よりも顕著にきつい。
• 新しい物理的寄与は|ξ̄ₑᴺ,τμ|に比例して増加し、30 GeVを超えるカップリングでは実験的不確実性を超える。
• μ-μヤコビカップリングへのAMM寄与は弱く、|ξ̄ₑᴺ,μμ| < 0.1 GeVの範囲では解析において無視しても妥当であることが裏付けられる。
• ヒッグス質量mₕ⁰が大きくなるにつれてAMM寄与は減少し、より重いヒッグスボソンは新しい物理的効果を抑制することが示唆される。
• CP対称性破れ位相sinθτμの依存性は、sinθτμが大きいほど寄与が小さくなることを示しており、これにより実験的不確実性内に収まる。