[論文レビュー] Bounds for Lepton Flavor Violation using g-2 muon factor in the Two Higgs Doublet Model type III

Rodolfo A. Díaz, R. Martı́nez+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

本稿は、2HDM-IIIにおけるレプトンのフレーバー不変性の破れ（LFV）を、ミューオンの異常磁気モーメント（g-2）の分析を通じて調査する。g-2における実験的偏差を用い、レプトン系におけるフレーバー変換型ヤコビ係数の下限と上限を導出し、モデルのパラメータの関数としてペクトル的ヒッグス粒子質量（$m_{A^0}$）の下限を確立する。これにより、標準模型を超える新しい物理の制約が得られる。

ABSTRACT

Current experimental data from the $g-2$ muon factor, seems to show the necessity of physics beyond the Standard Model (SM), since the difference between SM and experimental predictions is 2.6$\sigma $. In the framework of the General Two Higgs Doublet Model (2HDM), we calculate the muon anomalous magnetic moment to get lower and upper bounds for the Flavour Changing (FC) Yukawa couplings in the leptonic sector. We also obtain lower bounds for the mass of the pseudoscalar Higgs ($m_{A^0}$) as a function of the parameters of the model.

研究の動機と目的

• 観測された2.6σのミューオンg-2の乖離が、標準模型を超える物理学に与える影響を調査すること。
• 2HDM-IIIにおけるレプトン系におけるフレーバー変換型ヤコビ係数を制約すること。
• g-2データに基づき、チャージドヒッグスおよびペクトル的ヒッグスボソンの質量の下限と上限を導出すること。
• フレーバー不変性パラメータの関数として、ペクトル的ヒッグス粒子質量（$m_{A^0}$）のモデル依存の下限を確立すること。

提案手法

• 1ループのチャージドヒッグスおよびフレーバー変換型ヤコビ相互作用を含む2HDM-IIIフレームワーク内でのミューオンの異常磁気モーメント（$a_\mu$）への寄与を計算する。
• レプトン系における一般化されたヤコビ相互作用の形を用い、チャージドおよびペクトル的ヒッグスボソンが媒介するフレーバー変換型中性流（FCNC）を含める。
• 標準模型の予測と実験的値との間の測定済みの乖離（2.6σ）を用い、モデルのパrameter空間を制約する。
• 理論的および実験的制約を適用して、フレーバー不変性ヤコビ係数パラメータおよび$m_{A^0}$の境界を導出する。
• 観測された$a_\mu$の乖離と整合するよう要件を課すことにより、2HDM-IIIモデルの許容されるパラメータ空間をマッピングする。
• 得られた方程式を数値的に解き、フレーバー変換型結合パラメータの関数として$m_{A^0}$の定量的境界を求める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2HDM-IIIモデルのレプトン系におけるフレーバー変換型ヤコビ係数が、観測されたミューオンg-2の異常と整合する範囲は何か？
• RQ2 2HDM-IIIモデルにおいて、ペクトル的ヒッグス粒子質量（$m_{A^0}$）の境界は、フレーバー不変性ヤコビ係数パラメータにどのように依存するか？
• RQ3 2.6σのミューオンg-2の乖離から導かれるフレーバー変換型ヤコビ係数の上限と下限は何か？
• RQ4 2HDM-IIIモデルは、観測された$a_\mu$の乖離を同時に満たしつつ、既存のLFV過程の実験的制約を満たすことができるか？
• RQ5 2.6σのg-2乖離を仮定した場合、2HDM-IIIモデルにおけるペクトル的ヒッグス粒子の最小許容質量は何か？

主な発見

• 本稿では、ミューオンg-2の観測された2.6σの乖離に基づき、2HDM-IIIモデルのレプトン系におけるフレーバー変換型ヤコビ係数の上限と下限を導出する。
• フレーバー不変性ヤコビ係数パラメータの値に依存する、ペクトル的ヒッグス粒子質量（$m_{A^0}$）の下限を確立する。
• 測定されたミューオンの異常磁気モーメントと整合するよう要件を課すことにより、フレーバー変換型結合の許容されるパラメータ空間が制限される。
• モデルは、フレーバー不変性結合の大きさに応じて、$m_{A^0}$が特定の閾値を超える必要があると予測する。結合定数が大きいほど境界は上昇する。
• 本研究の結果は、g-2データを用いた2HDM-IIIモデルにおけるレプトンのフレーバー不変性の破れを定量的に検証するフレームワークを提供する。
• 解析の結果、2HDM-IIIモデルは、ヒッグス粒子の質量と結合定数が導出された境界内にある限り、ミューオンg-2の異常を説明しつつ、現在のLFV制約と整合することができる。