[論文レビュー] Bounds on flavour violating parameters in supersymmetry

Thomas Besmer, C. Greub+1 more|arXiv (Cornell University)|May 28, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 75

ひとこと要約

この論文は、制約のないMSSMにおける、フレーバー違反的寄与の、モデルに依存しない先行対数的QCD解析を、珍しいB→Xₛγ崩壊において提示する。全干渉効果を含めた、グルーコン、チルリンォ、ニュートラリノ、および電荷付きヒッグスボソンの寄与を体系的かつ包括的に取り入れた。パラメータ空間の大部分において、ダウンスクォーク質量行列要素の2つの特定の組み合わせが、スクォーク質量行列構造に関する弱い仮定のもとでも強く制約されていることが明らかになった。

ABSTRACT

We investigate the constraints on the flavour violating parameters from the decay B --> X_s gamma, taking into account the interplay of the various sources of flavour violation in the unconstrained MSSM. We present a systematic leading logarithmic QCD analysis of these model-independent constraints, including contributions from gluinos, neutralinos, charginos, charged Higgs bosons and interferences between them. We show that two simple combinations of elements of the down squark mass matrix are stringently bounded over large parts of the parameter space where only weak assumptions on the hierarchical structure of the squark mass matrices are made. We also briefly analyse up to which values SUSY contributions, compatible with B --> X_s gamma, can enhance the Wilson coefficient C_8(m_W), which plays an important role in the phenomenology of charmless hadronic B decays.

研究の動機と目的

• 珍しい崩壊B→Xₛγを用いて、制約のないMSSMにおけるフレーバー違反パラメータに対するきびしいモデルに依存しない制約を導出すること。
• 従来の解析を拡張し、QCD補正および全関連SUSY粒子（グルーコン、チルリンォ、ニュートラリノ、電荷付きヒッグスボソン）の寄与を含めること。
• 異なるフレーバー違反の源間の干渉効果を考慮することで、質量挿入近似の限界を克服すること。
• スクォーク質量行列の階層に関する弱い仮定のもとでも有効である、ダウンスクォーク質量行列要素に対する堅牢で一般的な境界を同定すること。
• 実験的B→Xₛγデータと整合する範囲で、C₈(m_W)の最大の増幅を評価すること。これは、チアムフリーhadronic B崩壊に関連する。

提案手法

• 制約のないMSSMにおけるB→Xₛγ崩壊振幅の体系的で先行対数的QCD計算を実施する。
• Wボソン、電荷付きヒッグスボソン、チルリンォ、ニュートラリノ、グルーコンの寄与を、すべてのフレーバー違反源間の完全な干渉項を含めて取り入れる。
• 対角でないスクォーク質量行列要素が大きい場合でも信頼性を保つために、質量固有状態形式を質量挿入近似の代わりに用いる。
• SUSY粒子質量比に依存する関数F₁(x)からF₄(x)を組み込んだ、ウィルソン係数C₇′(μ_W)、C₈′(μ_W)、およびグルーコン由来の係数C₇b,ₜg、C₈b,ₜgの解析的表現を導出する。
• 全関連SUSY寄与を適用して全振幅を計算し、ソフト対称性破れパラメータに対する制約を抽出する。
• tanβおよびさまざまなSUSY粒子質量がウィルソン係数に与える影響、特にC₈(m_W)の増幅に注目して分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スクォーク質量行列構造に関する強い仮定がなくとも、制約のないMSSMのパラメータ空間全体で、ダウンスクォーク質量行列要素のどの組み合わせが強く制約されているか？
• RQ2 グルーコン、チルリンォ、ニュートラリノ、および電荷付きヒッグスボソン間の干渉効果は、B→Xₛγにおけるフレーバー違反パラメータの制約にどのように影響するか？
• RQ3 SUSY寄与が、実験的B→Xₛγデータと整合する範囲で、C₈(m_W)のウィルソン係数をどの程度増幅できるか？
• RQ4 QCD補正および全SUSY寄与の取り入れにより、単一のグルーコン寄与または質量挿入近似のみを用いた従来の境界はどの程度改善されるか？
• RQ5 これらの境界は、mSUGRA、ゲージ媒介、異常媒介などの特定の媒介メカニズムによってスアップアーモニックフレーバー問題を解消するモデルにどのような意味を持つのか？

主な発見

• スクォーク質量行列構造に関する弱い仮定のもとでも、ダウンスクォーク質量行列要素の2つの特定の組み合わせが、パラメータ空間の広い領域できびしく制約されていることが判明した。
• グルーコン、チルリンォ、ニュートラリノ、および電荷付きヒッグスボソン間の干渉効果を含めることで、単一源近似よりも強固でより強い制約が得られた。
• C₈(m_W)のウィルソン係数に対する制約の主な寄与源はグルーコンの寄与であるが、チルリンォおよびニュートラリノの寄与により、パラメータ空間の特定の領域で係数が最大2倍にまで増幅される可能性がある。
• 電荷付きヒッグスボソンのウィルソン係数への寄与はmₛ/mₜで抑制されるが、tan²βの増大により強化され、大tanβ領域では無視できない大きさになる。
• 質量固有状態形式が、非対角スクォーク質量行列要素が小さい場合に限らない信頼性の高い結果を得るために不可欠であることが示された。この場合、標準的な質量挿入近似は無効となる。
• ダウンスクォーク質量行列要素に対する制約は、他のソフト対称性破れパラメータの具体的な値にほとんど依存せず、制約のないMSSMのパラメータ空間における普遍的特徴であることが示された。