[論文レビュー] FeynHiggs1.2: Hybrid MSbar/on-shell Renormalization for the CP-even Higgs Boson Sector in the MSSM

Mariana Frank, S. Heinemeyer+2 more|ArXiv.org|Feb 16, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 21

ひとこと要約

本稿では、FeynHiggs1.2 を提示する。これは、MSSM の CP 偶数 Higgs 系の正規化体系を改善する、FeynHiggs コードのアップデート版である。具体的には、A ボソン自己エネルギー微分のオンシェル正規化を、$\overline{\mathrm{MS}}$/オンシェルのハイブリッド手法に置き換えることで、Higgs 質量計算の安定性を向上させる。この変更により、$M_A \approx 2m_t$ のようなしきい値近辺でも、質量計算が安定化され、MSSM パラメータ空間の大部分において、2 ループ補正を変更せずに、軽い Higgs ボソン質量 $m_h$ が 1–2 GeV だけ増加する。

ABSTRACT

An updated version is presented of the Fortran code FeynHiggs for the evaluation of the neutral CP-even Higgs sector masses and mixing angles. It differs from the previous version by a modification of the renormalization scheme concerning the treatment of subleading terms at the one-loop level; the two-loop corrections, for which the leading contributions of O(alpha_t alphas) and O(alpha_t^2) are implemented, are not affected by the modified renormalization prescription. Besides stabilizing the Higgs mass calculations and avoiding unphysically large threshold effects, the mass of the lightest MSSM Higgs boson, m_h, is increased by 1-2 GeV for most parts of the MSSM parameter space.

研究の動機と目的

• MSSM における Higgs ボソン質量予測の安定性と正確性を向上させること、特に物理的しきい値付近での予測を改善すること。
• FeynHiggs の前回バージョンで生じていた、A ボソン自己エネルギー微分のオンシェル正規化に起因する物理的でないしきい値効果を解消すること。
• tanβ および場の正規化定数 $\delta Z_h, \delta Z_H$ に対して $\overline{\mathrm{MS}}$ を、他のパラメータに対してはオンシェル条件を維持するハイブリッド正規化体系を実装すること。
• コライダー物理学の応用を想定し、軽い CP 偶数 Higgs ボソン質量 $m_h$ のより信頼性が高く一貫性のある予測を提供すること。

提案手法

• ハイブリッド正規化体系を採用：$\tan\beta$ および場の正規化定数 $\delta Z_h, \delta Z_H$ については $\overline{\mathrm{MS}}$ を、他のパラメータについてはオンシェル条件を維持する。
• A ボソン自己エネルギーおよび AZ 混合自己エネルギーの微分を含む従来の正規化体系を、これらの項を含まない体系に置き換える。
• tanβ および場の正規化に対して、トップクォーク質量スケール $m_t$ で評価された $\overline{\mathrm{MS}}$ 正規化量を用いる。
• 新しい正規化体系の影響を受けることなく、前回バージョンと同一の 2 ループ補正 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ および $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ を維持する。
• FeynHiggs1.2 の Fortran コードに新しい体系を実装し、www.feynhiggs.de で公開されている。
• LEP ベンチマークシナリオを用いて、結果の数値的妥当性を、前回バージョンと比較することで検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 A ボソン自己エネルギー微分のオンシェル正規化を、ハイブリッド $\overline{\mathrm{MS}}$/オンシェル正規化に置き換えると、MSSM における Higgs 質量予測にどのように影響するか？
• RQ2 新しい正規化体系は、$M_A \approx 2m_t$ の近傍における $m_h$ 計算の安定性にどのような影響を及えるか？
• RQ3 新しい正規化体系により、MSSM パラメータ空間全体で予測される軽い CP 偶数 Higgs ボソン質量 $m_h$ は、どの程度増加するか？
• RQ4 更新されたコードに組み込まれた非対数的 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ 補正は、$m_h$ にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 新しい正規化体系により、特に $M_A \approx 2m_t$ の近傍で、以前のバージョンで観測されていた物理的でないしきい値効果が完全に排除された。
• MSSM パラメータ空間の大部分において、FeynHiggs の前回バージョンと比較して、軽い MSSM Higgs ボソン質量 $m_h$ が約 1–2 GeV 増加している。
• この増加は、$\tan\beta$ が小さく、$M_A$ が大きい領域で特に顕著であり、この領域では、従来の体系が物理的でないカーブ（kink）を示していた。
• A ボソン自己エネルギー微分および AZ 混合自己エネルギー微分の依存性を排除することで、Higgs 質量計算が安定化された。
• 新しいバージョンに組み込まれた非対数的 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ 補正は、ストップクォークの混合が大きい領域では、$m_h$ を最大で 3 GeV だけさらに増加させる。
• 新しい正規化体系の影響を受けることなく、$\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ および $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ の 2 ループ補正は、前回バージョンと同一であり、正確性が保持されている。