[論文レビュー] $b ightarrow s \gamma$ and $\epsilon_b$ Constraints on Two Higgs Doublet Model

Gye T. Park|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 1993

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、CLEO IIの$B \to s\gamma$の稀減衰に関する束縛とLEPによる$\epsilon_b$の測定という、更新された実験的データを用いて2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）の制約を分析している。$\tan\beta \lesssim 1$の範囲では、$m_t = 150\,\text{GeV}$において$\epsilon_b$が$B \to s\gamma$よりも強い制約を与えることが判明し、特に$\tan\beta \lesssim 1$の領域で両者の制約が補完的であることが示され、電荷付きヒッグス粒子のパラメータ空間が顕著に狭められる。

ABSTRACT

We perform a combined analysis of two stringent constraints on the 2 Higgs doublet model, one coming from the recently announced CLEO II bound on $B(b \ ightarrow s \\gamma)$ and the other from the recent LEP data on $\\epsilon_b$. We have included one-loop vertex corrections to $Z \ ightarrow b \\overline b$ through $\\epsilon_b$ in the model. We find that the new $\\epsilon_b$ constraint excludes most of the less appealing window $\ an\\beta\\lsim 1$ at $90\\%$C.~L. for $m_t=150\\GeV$. We also find that although $b \ ightarrow s \\gamma$ constraint is stronger for $\ an\\beta>1$, $\\epsilon_b$ constraint is stronger for $\ an\\beta\\lsim 1$, and therefore these two are the strongest and complimentary constraints present in the charged Higgs sector of the model.

研究の動機と目的

• 更新された実験的制約が2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）に与える影響を評価すること。
• CLEO IIによる$B \to s\gamma$の束縛とLEPによる$\epsilon_b$のデータが2HDMのパラメータ空間に与える統合的効果を評価すること。
• 異なる$\tan\beta$値に対して、$B \to s\gamma$と$\epsilon_b$のどちらの制約がより厳しいかを特定すること。
• $Z \to b\bar{b}$の1ループ頂点補正が$\epsilon_b$制約の形状に与える役割を検討すること。
• 両方の制約が物理的に不適切なモデルを除外するために不可欠となる、パラメータ空間の補完的領域を同定すること。

提案手法

• モデルは、$Z \to b\bar{b}$の1ループ頂点補正を$\epsilon_b$パラメータを通じて組み込み、$Z$ボソンが$b$クォークと結合する性質を反映している。
• モデルには、$\tan\beta$および$m_{H^\pm}$に敏感な、ループ図を通じた電荷付きヒッグスの$B \to s\gamma$への寄与が含まれる。
• 制約は$m_t = 150\,\text{GeV}$で評価され、除外限界は90%信頼水準（C.L.）を用いている。
• $\epsilon_b$の制約は、$Z$ボソンの崩壊非対称性に関するLEPデータから導かれており、$\tan\beta$依存の補正に敏感である。
• 統合的分析により、$\tan\beta$の値が変化する範囲で$B \to s\gamma$と$\epsilon_b$の制約の強さを比較している。
• 本研究では、タイプIIのヤクバ結合を有する2HDMフレームワークを用い、主に電荷付きヒッグス粒子の領域に焦点を当てている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CLEO IIによる$B \to s\gamma$の束縛とLEPによる$\epsilon_b$のデータが、2ヒッグスダブルレットモデルをどのように同時に制約するか？
• RQ2 $m_t = 150\,\text{GeV}$における$\tan\beta \lesssim 1$の領域で、$B \to s\gamma$と$\epsilon_b$のどちらの制約がより厳しいか？
• RQ3 どの$\tan\beta$の領域で$B \to s\gamma$と$\epsilon_b$が補完的かつ重複のない制約を提供するか？
• RQ4 2HDMにおける$Z \to b\bar{b}$の1ループ頂点補正が$\epsilon_b$制約にどのように影響するか？
• RQ5 $\tan\beta$の値が、電荷付きヒッグス粒子の領域における2つの制約の相対的な強さに与える影響は何か？

主な発見

• $\epsilon_b$の制約により、$m_t = 150\,\text{GeV}$における$\tan\beta \lesssim 1$の領域の大部分が90%信頼水準で除外される。
• $\tan\beta > 1$の領域では、$B \to s\gamma$の制約が$\epsilon_b$よりも強い。
• $\tan\beta \lesssim 1$の領域では、$\epsilon_b$の制約が$B \to s\gamma$よりも強く、支配的となる。
• 両制約は補完的であり、$\tan\beta$の全範囲にわたり一方が他方を完全に包含することはない。
• 1ループ頂点補正を$Z \to b\bar{b}$に組み込むことで、$\epsilon_b$制約の感度が顕著に向上する。
• 統合された制約により、2HDMの電荷付きヒッグス粒子領域における物理的に許容されるパラメータ空間が強く制限される。