[論文レビュー] Constraints on the mSUGRA parameter space from electroweak precision data

G. C. Cho, K. Hagiwara+2 more|ArXiv.org|Jan 19, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、電弱精度観測量を用いてmSUGRAパラメータ空間を制約し、超対称粒子のループレベル寄与に注目する。伝達関数補正が支配的であり、特に低m₀–m₁/₂領域で顕著な制約が得られる。さらにb → sγ過程が制約をさらに厳しくし、特にμ < 0および大きなtanβの場合に顕著である。

ABSTRACT

We place constraints on the parameter space of the minimal supergravity (SUGRA) inspired supersymmetric (SUSY) extension of the standard model (SM), i.e. the mSUGRA model, by studying the loop-level contributions of supersymmetric particles to electroweak precision observables. In general the Higgs and superpartner particles of SUSY models contribute to electroweak observables through universal propagator corrections as well as process-specific vertex and box diagrams. However, because the mass of the lightest chargino is contrained to be greater than 91 GeV, we find that the process-dependent contributions to four-fermion amplitudes are negligibly small. Hence, the full analysis may be reduced to an analysis of the propagator corrections, and in some regions of parameter space the constraints from the (b ---&gt; s gamma) process are quite important. The propagator corrections are dominated by the contributions of the scalar fermions, and we summarize the results in the Peskin-Takeuchi S-T plane and the contributions to the W-boson mass. We then present the results in the mSUGRA m_0 -- m_{1/2} plane and find that our analysis of the propagator corrections provides constraints in the small-m_0 -- small-m_{1/2} region, precisely the region of interest for collider phenomenology. In some regions of parameter space, especially for mu &lt; 0 and large tan(beta), the constrained region is enlarged considerably by including the process (b ---&gt; s gamma).

研究の動機と目的

• 電弱精度観測量を用いてmSUGRAパラメータ空間を制約すること。
• 超対称粒子のループ補正がSおよびTパラメータおよびWボソン質量に与える影響を評価すること。
• 特に4フェルミオン振幅におけるプロセス固有の寄与の役割を評価すること。
• b → sγ崩壊チャンネルが制約をどのように強化するかを検討すること。
• 特に低m₀およびm₁/2におけるコライダー理論的現象論に最も関連するパラメータ空間の領域を特定すること。

提案手法

• ヒッグスおよび超パートナーパarticleのループレベル寄与が電弱観測量に与える影響を分析する。
• チャリオン質量が91 GeV以上であることを踏まえ、ユニバーサル伝達関数補正が支配的であるとみなす。
• 4フェルミオン振幅におけるプロセス依存の頂点およびボックス図を、そのサイズが無視できるため無視する。
• mSUGRAフレームワーク内でのSおよびTパラメータ、およびWボソン質量への寄与を評価する。
• 特にμ < 0および大きなtanβの場合に、b → sγ崩壊過程からの制約を組み込む。
• 精度データを用いて、結果をm₀–m₁/2平面にマッピングし、除外される領域を特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称ループ補正は、mSUGRAモデルにおける電弱精度観測量にどのように影響を与えるか？
• RQ2 mSUGRAにおける4フェルミオン振幅に、プロセス固有の頂点およびボックス図はどの程度寄与するか？
• RQ3 電弱精度データは、mSUGRAのm₀–m₁/2パラメータ空間にどのような制約を課えるか？
• RQ4 b → sγ崩壊過程は、特にμ < 0および大きなtanβの場合に、mSUGRAパラメータ空間をどの程度さらに制約するか？
• RQ5 現在の精度データによって、mSUGRAパラメータ空間のどの領域が最も強く除外されるか？

主な発見

• mSUGRAにおける電弱精度制約の主な寄与は、スカラーフェルミオンからの伝達関数補正である。
• チャリオン質量が91 GeVを超えることから、4フェルミオン振幅におけるプロセス依存寄与は無視できるほど小さい。
• S–T平面解析により、mSUGRAパラメータ空間の小m₀–小m₁/2領域に顕著な制約が得られる。
• Wボソン質量の制約は、主にループ補正におけるスカラーフェルミオン寄与によって駆動される。
• b → sγ過程は、特にμ < 0および大きなtanβの場合に追加的かつ顕著な制約を提供し、除外領域を拡大する。
• 統合的解析により、Run IIにおけるコライダー現象論に関連する顕著な制約領域がm₀–m₁/2平面に特定された。