[論文レビュー] Electroweak radiative corrections to sfermion decays

Jaume Guasch, W. Hollik+1 more|ArXiv.org|Jul 1, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、MSSMにおけるスフェルミオンがチラリノおよびニュートラリノに崩壊する際の完全な1ループ電弱放射修正を計算し、重い Slepton が電弱修正に与える非分解効果が、e⁺e⁻ リニアコライダーにおけるスフェルミオン観測量に顕著に影響することを示している。正確な予測には、特にトップ・スフェルミオンの三重項結合 $A_t$ および質量スケールの知識が不可欠であり、正確な測定が不要であっても同様である。

ABSTRACT

We analyze the partial decay widths of sfermions decaying into charginos and neutralinos $Γ( ilde{f} -> f'χ)$ at the one-loop level, including the electroweak and strong corrections. We present the renormalization framework, and discuss the value of the corrections. Since these corrections show non-decoupling effects, we analyze the radiative effects induced by a heavy squark sector into the lepton-slepton-chargino/neutralino couplings. We conclude that some knowledge of the heavy sector is needed in order to provide a sufficiently precise prediction for slepton observables at an $e^+e^-$ Linear Collider.

研究の動機と目的

• MSSMにおけるスフェルミオンがチラリノおよびニュートラリノに崩壊する際の完全な1ループ電弱放射修正を計算すること。
• スフェルミオン、チラリノ/ニュートラリノ、ヒッグス系を含むMSSM全体系に対して一貫したオンシェル・正規化フレームワークを確立すること。
• 重いスフェルミオンからの非分解効果が、e⁺e⁻ リニアコライダーにおけるスフェルミオン結合定数観測量に与える影響を調査すること。
• スフェルミオン崩壊予測において1%未満の精度を達成するための、スフェルミオン系の知識（例：$A_t$、スフェルミオン質量）の必要精度を特定すること。
• チラリノ/ニュートラリノ系における有効結合行列が、完全な1ループ計算を伴わずに主要な放射修正を捉えることができることを示すこと。

提案手法

• 測定された物理的質量および混合角を入力パラメータとして用いるMSSMにおけるオンシェル正規化方式を採用する。
• ボトムおよびトップ・スフェルミオンの質量および混合角に対してオンシェル条件を適用し、質量差および $\tan\beta$ から三重項結合 $A_{b,t}$ を導出する。
• チラリノ/ニュートラリノ系に対し、物理的質量（$M_1, M_2, M_1^0$）に補正項条件を課すことにより、オンシェル正規化を適用し、$\delta M$, $\delta M'$, および $\delta \mu$ を決定する。
• 外部波動関数混合項 $\mathcal{Z}^{0\beta\alpha}_{\{L,R\}}$ および $\mathcal{Z}^{-ij}_{\{L,R\}}$ を含めることで、1ループ自己エネルギーにおける非対角混合を扱う。
• 有効結合行列形式を用いて、混合行列のずれと崩壊断面積の相対的補正との関係を記述する：$\delta\Gamma/\Gamma \propto \Delta U_{11}/U_{11}$ など。
• SPS 1aベンチマーク点（スフェルミオン質量が1 TeV）を用い、$A_t$, $A_b$, スフェルミオン質量スケールの関数として補正の数値解析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1ループ電弱修正は、MSSMにおけるスフェルミオンがチラリノおよびニュートラリノに崩壊する部分断面積にどのように影響するか？
• RQ2 重いスフェルミオンからの非分解効果は、e⁺e⁻ リニアコライダーにおけるスフェルミオン崩壊観測量の精度にどの程度影響を及えるか？
• RQ3 スフェルミオン系に関するどの程度の知識（例：$A_t$、スフェルミオン質量）があれば、スフェルミオン崩壊断面積予測において1%未満の精度を達成できるか？
• RQ4 チラリノ/ニュートラリノ系における有効結合行列は、完全な1ループ計算を伴わずに主要な放射修正を捉えることができるか？
• RQ5 補正は、トップ・スフェルミオンの三重項結合 $A_t$ およびスフェルミオン質量スケールの変化に対してどの程度感受性を示すか？

主な発見

• スフェルミオン崩壊に対する電弱放射修正の大きさは、QCD補正と同等であり、高精度な予測には両者の同時取り込みが不可欠である。
• SUSY粒子同士、および粒子とそのスーパーパartner間の質量差が原因で非分解効果が生じ、最大のSUSY質量スケールに従って対数的増幅が生じる。
• チラリノ有効結合行列の変化は、スフェルミオン崩壊で最大5%、トップ・スフェルミオンが誘導する補正で最大4%に達し、主にヒッグスイノ成分に影響を与える。
• 補正は第3世代のスフェルミオン（$\tilde{t}, \tilde{b}, \tilde{\tau}$）に対して最も顕著であり、第1・第2世代のスフェルミオンには無視できる程度の影響にとどまる。
• スフェルミオン質量スケールおよび $A_t$ の符号の粗い知識があれば、正確な予測が可能であり、$A_t$ の高精度測定は必要ない。
• リニアコライダーのデータから、チラリノ/ニュートラリノ質量から抽出された混合行列と結合解析から抽出された混合行列との間の有限差分を用いて、有効な放射修正を抽出できる。