[論文レビュー] Improved SUSY QCD corrections to Higgs boson decays into quarks and squarks

Youichi Yamada, H. Eberl+3 more|ArXiv.org|Sep 11, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、高タンベータにおける摂動論的理論の不安定性を解消するため、樹形階Higgsカップリングをオンシェルパラメータの代わりに、ランニングMSSMクォークおよびスクォーク質量を用いて再定義することにより、Higgs粒子のbottomクォークおよびスバットンスキュークへの崩壊における1ループSUSY QCD補正を改善する。この手法により、通常の理論的不確かさが著しく低減される。

ABSTRACT

The O(alpha_s) SUSY QCD corrections to the decays of the MSSM Higgs bosons into bottom quarks and squarks can be very large for large tan beta in the on--shell renormalization scheme. We improve the calculation by a careful choice of the tree-level Higgs boson couplings in terms of running parameters of quarks and squarks.

研究の動機と目的

• MSSMにおけるHiggs粒子のbottomクォークおよびスビュートンスキュークへの崩壊における摂動論的QCD計算が高タンベータで不安定になる理由を解消すること。
• オンシェル正規化スキームにおける大きな補正の原因を同定する：誤った樹形階カップリングに起因する、グルーギノループ寄与による非物理的増幅。
• 樹形階Higgsカップリングにオンシェル質量の代わりにランニングパラメータ（m_b(Q)_MSSM, A_q(Q)）を用いることで、摂動的収束性を向上させる手法を開発すること。
• 波動関数補正を相殺するために、スキューク混合角θ~bをオンシェル値に保ちつつ、Higgs-スキューク崩壊計算の一貫性を確保すること。

提案手法

• スキュークを積分して除いた後、スキューク–グルーギノループによる補正Δ_bを含む有効なHiggs–クォーク相互作用を定義する。
• オンシェルbottomクォーク質量に基づく樹形階Higgs–bottomカップリングを、Q = m_AにおけるランニングMSSM bottomクォーク質量m_b(Q)_MSSMに基づくものに置き換える。
• スビュートン–グルーギノループパラメータを介して、SMランニング質量m_b(Q)_SMとMSSMランニング質量m_b(Q)_MSSMとの関係を反復的手順で導出する。
• Higgs–スキュークカップリングに対しても同様の原理を適用し、ランニング質量m_q(Q)_MSSMとA_q(Q)を用いるが、混合角θ~qはオンシェル値を維持する。
• グルーギノループ補正をランニング質量定義に組み込むことで、高次のグルーギノ補正を再結合する。
• 数値的に、オンシェルスキームと改善されたスキームの両方を用いた修正された崩壊幅を比較し、収束性を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ高タンベータにおいて、オンシェルスキームにおけるHiggs崩壊への1ループSUSY QCD補正が許容できないほど大きくなるのか？
• RQ2 グルーギノループ補正がタンベータによって強調される場合、摂動展開をどのように安定化できるか？
• RQ3 MSSMにおいて高次の補正に対して感度が低くなるように、樹形階Higgs–フェルミオンカップリングを最適化するにはどの選択が適切か？
• RQ4 同様の改善戦略をHiggs崩壊のスキュークへの崩壊に対しても適用可能か？ そして、崩壊幅予測にどのような影響を与えるか？
• RQ5 オンシェル質量の代わりにランニングパラメータを用いることで、Higgs崩壊幅における理論的不確かさはどの程度低減されるか？

主な発見

• オンシェルスキームにおける大きなグルーギノループ補正は、Δ_bそのものの大きさではなく、誤った樹形階Higgs–bottomカップリングの選択に起因する。
• Q = m_AにおけるランニングMSSM bottomクォーク質量m_b(Q)_MSSMを用いて、A^0 → bb̄の樹形階カップリングを定義することで、高タンベータにおける幅へのグルーギノループ補正が数個のオーダー小さくなる。
• H^0 → bb̄に対しては、改善された手法により、樹形階と1ループ補正幅の差が著しく小さくなり、特に高タンベータ領域で顕著である。
• H^0 → b̃₁b̃₁*に対しても、この改善は有効で、樹形階カップリングにランニングパラメータを用いることで、不自然な大きな補正が抑制される。
• 図1および図2の数値的結果は、改善されたスキームを適用した際、樹形階と1ループ幅の乖離が顕著に減少することを示している。
• この手法は一般性を持ち、クォークおよびスキュークを含む他のHiggsボソン過程に対しても適用可能であり、摂動的予測の信頼性を向上させる。