[論文レビュー] CP violation in charged Higgs boson decays

Ekaterina Christova, H. Eberl+1 more|ArXiv.org|Dec 1, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、複素MSSMにおける複素三線形結合およびゲージノ質量を伴う1ループSUSY補正を用いて、複素MSSM内での電荷付きヒッグスボソンのCP対称性を破る崩壊率非対称性を調査する。$H^\pm \to tb$、$H^\pm \to \nu\tau$、$H^\pm \to W^\pm h^0$ の崩壊モードを対象とする。$H^\pm \to tb$ の非対称性は最大20%に達し、$A_t$ の位相に最も敏感であるのに対し、$H^\pm \to W^\pm h^0$ の非対称性は2%に達し、$A_\tau$ および $M_1$ の位相に依存する。

ABSTRACT

CP violation in H^\pm decays into the three possible decay modes into ordinary particles, 1) H^\pm o tb, 2) H^\pm o ντand 3) H^\pm o W^\pm h^0 is considered. Analytic expressions and numerical results for the CP violating decay rate asymmetries in the MSSM are obtained. Increasing anβthe asymmetries for the fermionic decays, H^\pm o tb and H^\pm o ντ, decrease and it increases for H^\pm o W^\pm h^0. The asymmetry of H^\pm o tb is most sensitive to the phase of $A_t and can go up to 20%, the asymmetries of 2) and 3) depend mainly on the phases of A_τand M_1. The asymmetry of 2) is smaller than 0.5% and of 3) can reach up to 2%.

研究の動機と目的

• 複素MSSM内での電荷付きヒッグス崩壊におけるCP対称性を破る崩壊率非対称性を研究すること。
• $H^\pm \to tb$、$H^\pm \to \nu\tau$、$H^\pm \to W^\pm h^0$ 崩壊におけるCP非対称性に寄与する主要なSUSYループ補正を特定すること。
• 非対称性がMSSMパラメータ、特に $A_t$、$A_\tau$、$A_b$ の位相および $M_1$ の位相、$\tan\beta$ にどのように依存するかを特定すること。
• ILC やCLICなどの将来の加速器において、これらの非対称性が観測可能かどうかを、分岐比および光度制約を考慮して評価すること。

提案手法

• ストップ、スボトムおよびグルーギノを含む自己エネルギー図を伴う $H^\pm tb$ 頂点に対する1ループ補正の解析的計算。
• ループ積分の虚部を用いて、CP奇非対称性 $\delta^{CP}_f = \left[\Gamma(H^+ \to f) - \Gamma(H^- \to \bar{f})\right] / \left[\Gamma(H^+ \to f) + \Gamma(H^- \to \bar{f})\right]$ の導出。
• SUSY粒子からの $\delta Y^{CP}$ 捐助の解析的表現を用いた非対称性の数値的評価。SUSYスケーリングパラメータを固定。
• ゲージノ質量にGUT関係式 $|M_1| = \frac{5}{3}\tan\theta_W |M_2|$ を適用するが、$\phi_1$ がゼロでない場合を許容。
• $H^\pm \to \nu\tau$ および $H^\pm \to W^\pm h^0$ 崩壊の別個の解析。$\tilde{\tau}$、$\tilde{\nu}$、$\tilde{\chi}^\pm$、$\tilde{\chi}^0$ ループからの寄与に注目。
• 非対称性および分岐比を $m_{H^\pm}$、$\tan\beta$、および位相の範囲にわたって評価し、最大非対称性を示すパラメータ領域を同定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおける $H^\pm \to tb$ 崩壊のCP対称性を破る崩壊率非対称性 $\delta^{CP}_{tb}$ の大きさとパラメータ依存性は何か？
• RQ2 $A_\tau$ および $M_1$ の位相が $H^\pm \to \nu\tau$ 崩壊の非対称性 $\delta^{CP}_{\nu\tau}$ にどのように影響するか？
• RQ3 $H^\pm \to W^\pm h^0$ 崩壊における $\delta^{CP}_{Wh^0}$ の大きさと感受性は何か？また、支配的となるSUSYループはどれか？
• RQ4 これらの非対称性は、ILC やCLIC などの将来の加速器で観測可能か？また、必要な光度はどの程度か？
• RQ5 $\tan\beta$ は、3つの崩壊モードにおけるCP非対称性の抑制または増幅にどのように寄与するか？

主な発見

• $H^\pm \to tb$ のCP非対称性 $\delta^{CP}_{tb}$ は、複素 $A_t$ 位相を持つMSSMで最大20%に達し、$\phi_{A_t}$ に最も敏感であり、$\phi_{A_b}$ にほとんど依存しない。
• $H^\pm \to \nu\tau$ の非対称性 $\delta^{CP}_{\nu\tau}$ は0.5%未満に留まり、主に $A_\tau$ および $M_1$ の位相に依存し、$\phi_{A_\tau}$ と $\phi_{M_1}$ に対して逆符号の依存性を示す。
• $H^\pm \to W^\pm h^0$ に対して、$\delta^{CP}_{Wh^0}$ は $m_{H^\pm}$ および $\tan\beta$ が小さい場合に最大2%に達し、$\phi_{A_\tau}$ および $\phi_{M_1}$ に敏感である。
• $\delta^{CP}_{tb}$ の支配的ループ補正は、$\tilde{t}\tilde{b}$ 自己エネルギーおよび $\tilde{g}\tilde{t}\tilde{b}$ 頂点補正から来るが、$\tilde{\chi}^\pm$、$\tilde{\chi}^0$、$\tilde{\tau}$ の寄与は無視できる。
• $H^\pm \to W^\pm h^0$ に対しては、$m_{H^\pm} < 300$ GeV では $\tilde{\nu}$ および $\tilde{\tau}$ ループが支配的であり、$m_{H^\pm}$ が高くなると $\tilde{\chi}^\pm$ および $\tilde{\chi}^0$ ループが支配的になる。
• $H^+ \to W^+h^0$ の分岐比は最大10%に達し、$tb$ 閾値未満では $H^+ \to \nu\tau^+$ が支配的であるため、$\delta^{CP}_{\nu\tau}$ の観測可能性に影響を与える。