[論文レビュー] Higgs Decays into Charginos and Neutralinos in the Complex MSSM: A Full One-Loop Analysis

S. Heinemeyer, C. Schappacher|arXiv (Cornell University)|Mar 10, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 57被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、複素最小超対称標準模型（cMSSM）におけるヘキソン崩壊の全1ループ計算を、ハードQED放射を含めて行う。1ループ補正は、木レベル幅の10–20％に達し、位相依存性による変動は最大で2倍に達する。これは、重いヒッグス粒子およびダークマター候補のLHCおよび将来の$e^+e^-$衝突機における精密な解析において、これらの補正が不可欠であることを強調する。

ABSTRACT

For the search for additional Higgs bosons in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) as well as for future precision analyses in the Higgs sector a precise knowledge of their decay properties is mandatory. We evaluate all two-body decay modes of the Higgs bosons into charginos and neutralinos in the MSSM with complex parameters (cMSSM). The evaluation is based on a full one-loop calculation of all decay channels, also including hard QED radiation. We restricted ourselves to a version of our renormalization scheme which is valid for |M_1| < |M_2|, |mu| and M_2 != mu to simplify the analysis, even though we are able to switch to other parameter regions. The dependence of the Higgs boson predictions on the relevant cMSSM parameters is analyzed numerically. We find sizable contributions to many partial decay widths. They are roughly of 10% of the tree-level results, but can go up to 20% or higher. The full one-loop contributions are important for the correct interpretation of heavy Higgs boson search results at the LHC and, if kinematically allowed, at a future linear e+e- collider. It is planned to implement the evaluation of the branching ratios of the Higgs bosons into the Fortran code FeynHiggs, together with an automated choice of the renormalization scheme valid for the full cMSSM parameter space.

研究の動機と目的

• 複素MSSM（cMSSM）におけるcharginoおよびneutralinoへの2粒子ヒッグス崩壊の完全な1ループ評価を提供すること。
• 量子補正、特にハードQED放射を含めた部分崩壊幅および分岐比に与える影響を評価すること。
• 崩壊幅が主要なcMSSMパラメータ、特に複素位相にどのように依存するかを分析すること。
• LHCおよび将来の$e^+e^-$衝突機における重いヒッグス粒子探索の正確な解釈を可能にすること。
• FeynHiggsコードへの統合を想定し、全パラメータ空間における自動化された、フルパラメータ空間の正規化スキームを準備すること。

提案手法

• cMSSMにおけるcharginoおよびneutralinoへのすべての2粒子崩壊モードについて、全1ループ計算を実施する。
• 紫外および赤外発散を処理するため、ハードQED放射を含める。
• |M_1| < |M_2|, |μ| および M_2 ≠ μ の領域に対して、特定の正規化スキームを採用し、他の領域への拡張も柔軟に可能である。
• 数値的分析は、主に重いヒッグス粒子に注目し、ダークマター研究のための $h_1 \to \tilde{\chi}_1^0\tilde{\chi}_1^0$ に特に注意を向ける。
• 計算設定を先行研究と一致させた上で、既存の文献と照合して妥当性を検証する。
• FeynHiggsコードへの統合を想定し、全cMSSMパラメータ空間にわたる自動スキーム選択が可能なフレームワークを設計する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 cMSSMにおけるcharginoおよびneutralinoへのヒッグス崩壊に対する1ループ補正の大きさと構造は何か？
• RQ2 特に $\varphi_{M_1}$ のようなソフト対称性破れパラメータの複素位相が、部分崩壊幅にどのように影響するか？
• RQ3 QED補正および正規化スキームの選択が、崩壊幅予測にどの程度影響を及えるか？
• RQ4 1ループ補正は、大きさとパラメータ依存性の観点から、木レベル結果と比べてどの程度か？
• RQ5 全1ループ補正は、LHCおよびILC実験における崩壊分岐比の解釈を顕著に変える可能性があるか？

主な発見

• charginoおよびneutralinoへのヒッグス崩壊幅に対する1ループ補正は、通常、木レベル値の約10％であり、一部のチャネルでは20％以上に達する。
• 補正は複素位相 $\varphi_{M_1}$ に強く依存し、位相範囲全体で約2倍の変動を示す。
• $h_1 \to \tilde{\chi}_1^0\tilde{\chi}_1^0$ の崩壊は、同程度の大きさの1ループ補正を受けるため、ダークマター研究において重要である。
• $H^+ \to \tilde{\chi}_1^+ \tilde{\chi}_1^0$ と $H^- \to \tilde{\chi}_1^- \tilde{\chi}_1^0$ の間の非対称性は小さく、数パーセントのレベルである。
• 全1ループ補正は、特に木レベル幅が小さく、あるいは運動的制限に敏感な場合に、正確な分岐比予測に不可欠である。
• 結果は、全cMSSMパラメータ空間にわたる自動スキーム選択が可能なFeynHiggsコードへの統合を計画している。