[論文レビュー] Automatised full one-loop renormalisation of the MSSM II: The chargino-neutralino sector, the sfermion sector and some applications

N. Baro, F. Boudjema|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、SloopSコードを用いてスケーリングされたMSSMのスフェルミオンおよびチアリンゴ・ニュートラリノ系の完全自動化された1ループ正準化フレームワークを提示する。高級場理論的手法を統合することでゲージ不変性とスキームの一貫性を確保した。電弱補正が断面積に顕著な影響を及ぼすことが示された—チアリンゴ対生成では最大で−15%に達する。一方、tanβおよび混合パラメータのスキーム依存性は無視できる程度（≤0.3%）であり、加速器およびダークマター物理学における精度の高い予測の妥当性が裏付けられた。

ABSTRACT

An on-shell renormalisation programme for the chargino/neutralino and the sfermion sectors within the Minimal Supersymmetric Standard Model as implemented in a fully automated code, SloopS, for the calculation of one-loop processes at the colliders and in astrophysics, is presented. This is a sequel to our study in arXiv:0807.4668 [hep-ph] where an on-shell renormalisation of the Higgs (and the gauge/fermion) sector is performed. The issue of mixing is treated in a unified and coherent manner in all these sectors, in particular we give some new insight into the renormalisation of the mixing angle in the sfermion sector and like with the Higgs sector and the issue of tan(beta) we discuss different schemes. We also perform numerical comparisons between our code SloopS and different results found in the literature. In particular we consider loop corrections to the neutralino and sfermion masses, chargino pair production and stau pair production in e^{+}e^{-} colliders, as well as a few decays of the heavier chargino. For all these observables, we analyse the tan(beta) scheme dependence using different definitions of this parameter and comment on the impact of using different renormalisation of the mixing parameter in the sfermion sector.

研究の動機と目的

• MSSMのスフェルミオンおよびチアリンゴ・ニュートラリノ系における完全自動化かつ一貫性のある1ループ正準化スキームの開発を目的とする。
• 特にダークマターの残存密度や加速器観測量の高精度計算に必要な、木図式を越えたループ補正を扱う挑戦に応えることを目的とする。
• 非線形的ゲージ固定と自動生成されたフェニマン規則を用いて、ゲージ不変性および紫外収束性を確保することを目的とする。
• tanβおよびスフェルミオン混合パラメータの異なる正準化スキームを比較し、物理的観測量に与える影響を評価することを目的とする。
• 線形衝突加速器におけるチアリンゴおよびスフェルミオン対生成などの過程に対する高精度予測を可能とすることを目的とする。

提案手法

• SloopSコードは、LanHEPの改良版を用いて、スーパーポテンシャルおよび多重項形式から、完全なラグランジアンおよび補正項を自動生成する。
• モデルファイルはFeynArts、FormCalc、LoopTools（FFLバンドル）と連携され、振幅および1ループ積分の自動計算が行われる。
• オーバーザ・シェル正準化スキームがチアリンゴ・ニュートラリノ系およびスフェルミオン系に適用され、混合パラメータおよび対角化行列について一貫性のある取り扱いがなされる。
• 非線形的ゲージ固定条件を用いてゲージ不変性を強制し、紫外収束性およびゲージパラメータ依存性の面で広範な検証が実施される。
• tanβの異なるスキーム（例：¯DR、MH、DCPR、Aττ）およびスフェルミオン混合パラメータ（δm²f12）のスキームを実装し、体系的に比較される。
• QEDおよび電弱補正の自動化に対応し、αのランニングも含む。Grace-SUSYなどの既存コードとの比較が可能となる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおけるスフェルミオンおよびチアリンゴ過程の1ループ予測において、tanβの正準化スキームの選択がどのように影響を及えるか？
• RQ2 スフェルミオン混合パラメータδm²f12の異なる定義が、対生成断面積などの物理的観測量に与える影響は何か？
• RQ3 e+e− → ~χ⁺~χ⁻およびe+e− → ~τi~τ̄j過程における電弱補正の重要度はどの程度か？また、QCD補正と比較してどうなるか？
• RQ4 ゲージ不変性および紫外収束性を保つ点で、自動化された1ループフレームワークは多様な2→2過程においてどの程度一貫性と頑健性を示すか？
• RQ5 SloopSの結果は、チアリンゴの崩壊幅および生成断面積について、既存コード（Grace-SUSY）と定量的にどの程度一致するか？

主な発見

• e+e− → ~χ⁺~χ⁻およびe+e− → ~τi~τ̄j生成過程における電弱補正は顕著であり、αのランニング効果を吸収した後でも約−15%に達する。
• tanβスキーム依存性は極めて小さい：すべてのスキーム（¯DR、MH、DCPR、Aττ）は¯DRスキームから0.3%未満のずれを示し、DCPRおよびAττは0.01%以内で一致する。
• スフェルミオン混合パラメータδm²f12の選択はほとんど影響しない：デフォルトのSloopS定義と従来定義との間で断面積差は0.003%未満である。
• 広範な非線形的ゲージ固定チェックを通じて、コードは多様な2→2過程においてゲージ不変性および紫外収束性を的確に維持していることが検証された。
• 入力パラメータとして使用されていない、より重いニュートラリノおよびスフェルミオンの質量に対する1ループ補正が計算され、物理的に意味のあるものであり、スキームの一貫性を保っていることが判明した。
• Grace-SUSYとの比較では、チアリンゴの崩壊幅について良好な一致が得られ、SloopSフレームワークがMSSMの高精度な素粒子物理学的現象論に信頼できるものであることが確認された。