[論文レビュー] Consistent Higher-Order Corrections to Stop_i -> Sbottom_j H^+ in the Complex MSSM

S. Heinemeyer, Heidi Rzehak+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、複素MSSMにおけるボトムスクォーク系の整合的な1ループの正規化スキームを提示し、粒子状態 ˜t₂ → ˜b₁H⁺ の高次補正における問題的な発散を解決する。ハイブリッドな 'mb, Ab DR' スキームを用いることで、MSSMパラメータ空間全体で数値的に安定した結果が得られ、ループ補正は25%未満に保たれ、最大のスクォーク混合領域にのみ狭い不安定領域が存在する。

ABSTRACT

We review an analysis of a consistent renormalization of the top and bottom quark/squark sector of the MSSM with complex parameters (cMSSM). Various renormalization schemes are defined, analyzed analytically and tested numerically in the decays Stop_2 -> Sbottom_i H^+/W^+ (i = 1,2). No scheme is found that produces numerically acceptable results over all the cMSSM parameter space, where problems occur mostly already for real parameters. Some numerical examples for Gamma(Stop_2 -> Sbottom_1 H^+) in our preferred scheme, "m_b, A_b DRbar" are shown.

研究の動機と目的

• 複素MSSMにおけるチャージドヒッグスボソンを含むストップの衰えに関する高次補正における不整合を解消すること。
• MSSMパラメータ空間全体にわたり数値的に安定したまま保たれるボトムスクォーク系の正規化スキームを同定すること。
• 複素パラメータが存在する状況下で、部分衰え幅 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) に及ぼす正規化スキーム選択の影響を評価すること。
• LHCにおけるSUSYカスケード衰えによるチャージドヒッグスボソン生成の精度予測のための信頼できるフレームワークを提供すること。
• 解析的および数値的分析を通じて、選択した正規化スキームの安定性と物理的整合性を検証すること。

提案手法

• ボトム/スクォーク系の正規化スキームとして6つの異なるスキームを考案・比較し、どのパラメータがオンシェルまたはDRスキームとして扱われるかを変化させる。
• トップ/ストップ系にはオンシェルスキームを適用し、ボトム/スクォーク系にはハイブリッドスキーム（'mb, Ab DR'）を適用することで、物理的でないカウンターテルムの寄与を最小限に抑える。
• ユニタリな混合行列を用いて、物理的質量および混合角を質量行列パラメータとそのカウンターテルムに関連付ける。
• 質量行列および混合パラメータのカウンターテルム式を導出し、非対角混合のための δYb を含む。パラメータ変動に対するその挙動を分析する。
• FeynHiggsコードを用いて、QCDおよびQEDの1ループ補正を含めた Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) の数値的評価を実施する。
• 安定性および感度を評価するために、tanβ、|Ab|、|µ|、ϕAb を変化させた2つのベンチマークシナリオ（S1およびS2）でスキームをテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複素MSSMにおいて、ボトムスクォーク系のどの正規化スキームが最も安定的かつ物理的に整合的であるか？
• RQ2 異なるスキームでは、なぜ大きなカウンターテルム寄与が生じるのか？ また、それらを最小化または回避できるか？
• RQ3 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) の1ループ補正の大きさとパラメータ依存性はどの程度か？
• RQ4 数値的不安定性はどこに現れ、MSSMパラメータ空間の特定の領域に限定されるのか？
• RQ5 物理的発散を回避しながらゲージ不変性と正規化可能性を保つ整合的な正規化スキームを確立できるか？

主な発見

• 'mb, Ab DR' スキーム（RS2）は、最大のスクォーク混合領域にのみ狭い領域で数値的問題が生じるが、最も安定的で望ましいスキームであると特定された。
• δmb や δAb を従属カウンターテルムとして扱う他のスキームでは、MSSMパラメータ空間の広い領域で大きな物理的でない補正が生じる。
• Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) の1ループ補正は、すべてのテストパラメータで約25%未満に保たれ、選択したスキームの良好な安定性を示している。
• 衰え幅のスパイクやディップは、粒子のしきい値および準縮退領域に起因し、特に |U˜b11| ≈ |U˜b12| のとき、RS2における δYb の発散を示唆している。
• δYb の発散は非常に狭い区間に限定されており、数値的に取り扱える範囲にあり、精度計算の広範な障害とはならない。
• 結果から、SUSYカスケード衰えにおけるチャージドヒッグスボソン生成の信頼できる予測には、整合的で物理的根拠を持つ正規化スキームが不可欠であることが確認された。