[論文レビュー] Higher Order Corrections to the Trilinear Higgs Self-Couplings in the Real NMSSM

Dao Thi Nhung, Margarete Mühlleitner+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 69被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、実数の次に最小限の超対称標準模型（NMSSM）における三重ヒッグス自己結合の1ループ計算を、フェ Feynman 図的アプローチを用いて提示する。ループ補正がグルーオン融合によるヒッグス対生成およびヒッグス崩壊幅に顕著な影響を及ぼすことが示され、LHCデータの正確な解釈およびNMSSMと標準模型の区別に不可欠であることを明らかにする。

ABSTRACT

After the discovery of a Higgs-like boson by the LHC experiments ATLAS and CMS, it is of crucial importance to determine its properties in order to not only identify it as the boson responsible for electroweak symmetry breaking but also to clarify the question if it is a Standard Model (SM) Higgs boson or the Higgs particle of some extension beyond the SM as {\it e.g.} supersymmetry. In this context, the precise prediction of the Higgs parameters as masses and couplings play a crucial role for the proper distinction between different models. In extension of previous works on the loop-corrected Higgs boson masses of the Next-to-Minimal Supersymmetric Extension of the SM (NMSSM), we present here the calculation of the loop-corrected trilinear NMSSM Higgs self-couplings. The loop corrections turn out to have a substantial impact on the decay widths of Higgs-to-Higgs decays and on the production cross section of Higgs pairs via gluon fusion. They are therefore indispensable for the correct interpretation of the experimental Higgs results.

研究の動機と目的

• 標準模型を拡張するモデルにおける、木レベルを超えたヒッグス結合予測の精度を向上させること。
• 標準模型（SM）と超対称的拡張（例：NMSSM）を区別するためのヒッグス自己結合における高次の補正の必要性に対処すること。
• NMSSMにおける三重ヒッグス自己結合の完全な1ループ計算を提供すること。これは、質量補正に関する先行研究に基づく。
• 量子補正を含めることで、LHCにおけるヒッグス対生成および崩壊のデータ解釈を正確に行えるようにすること。

提案手法

• フェ Feynman 図的アプローチを用いて、実数のNMSSMにおける三重ヒッグス自己結合の1ループ補正を計算する。
• NMSSMヒッグス系におけるすべての関連粒子の寄与を含める：2つの複素ヒッグスダブルレットおよび1つの複素シングレット場。
• 三重結合は相互作用基底で導出され、その後混合行列を用いて物理的質量固有状態基底に変換する。
• CP偶性、CP奇性、および電荷を帯びたヒッグスボソンを含む、すべてのインデックスに対して対称な結合を計算する。
• 結果は、標準模型パラメータ、NMSSMパラメータ（λ、κ、μ_eff）および混合角（β、tanβ）の用語で表現される。
• 計算は、先行の1ループ質量補正と整合性を持つ$ar{\mathrm{DR}}$正則化スキームで実施される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実数のNMSSMにおける三重ヒッグス自己結合の1ループ量子補正は、どのように影響を及ぼすか？
• RQ2 ループ補正は、NMSSMにおけるグルーオン融合によるヒッグス対生成断面積にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ3 ループ補正は、NMSSMにおけるヒッグスボソンがヒッグス対に崩壊する幅にどのように影響を及けるか？
• RQ4 シングレット場およびその結合（λ、κ）は、1ループレベルでの三重ヒッグス自己結合をどのように修正するか？
• RQ5 ループ補正を含めた結合は、LHCヒッグス探索においてNMSSMと標準模型を区別する上でどのように寄与するか？

主な発見

• 三重ヒッグス自己結合の1ループ補正は、ヒッグス対へのヒッグス崩壊幅に顕著な影響を及ぼし、ヒッグスボソンのヒッグス対への分岐比を変化させる。
• 補正はヒッグス対のグルーオン融合生成断面積に顕著に影響を及ぼし、正確なLHC信号強度予測にとって不可欠である。
• 標準模型に類似したヒッグスボソン（h_d）を含む三重結合は、トップクォーク、ストップおよびシングレット系の寄与によってループ効果により修正される。
• 結合λ_{111}^{hhh} = 3c_β M_Z² / v は、λ²vおよびμ_eff項を含むループ寄与によって補正され、有効なヒッグス自己相互作用強度が変化する。
• 結合λ_{333}^{hhh} = √2 κ (6κμ_eff/λ + √2 A_κ) は、特にκおよびμ_effが大きい場合に顕著なループ補正を受ける。
• 結果は、これらのループ補正を無視すると、特に軽いヒッグス状態や強化されたヒッグス自己結合を示すモデルにおいて、ヒッグス現象論の予測が信頼できないものになると示している。