[論文レビュー] Interplay between Hbs and bsgamma in the MSSM with Non-Minimal Flavour Violation

Thomas Hahn, W. Hollik+2 more|ArXiv.org|Dec 23, 2005

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 2被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、非最小フラバー非保存（NMFV）を伴うMSSMにおいて、$H \to b\bar{s}$ と $b \to s\gamma$ の崩壊の相乗作用を、標準模型（SM）と超対称（SUSY）の貢献の干渉を明示的に含む完全な1ループ計算を用いて調査している。複数のフラバー混合パラメータが非ゼロである場合、$H \to b\bar{s}$ の分岐比は単一パラメータモデルと比較して1〜2桁の増幅が可能であり、$b \to s\gamma$ の制約と整合的であることが判明した。

ABSTRACT

We investigate the constraints on flavour-changing neutral heavy Higgs-boson decays H-> b \bar s from b -> s gamma bounds on the flavour-mixing parameters of the MSSM with non-minimal flavour violation (NMFV). In our analysis we include the contributions from the SM and new physics due to general flavour mixing in the squark mass matrices. We study the case of one and two non-zero flavour-mixing parameters and find that in the latter case the interference can raise the Higgs flavour-changing branching ratios by one or two orders of magnitude with respect to previous predictions based on a single non-zero parameter and in agreement with present constraints from $B$ physics. In the course of our work we developed a new "FeynArts" model file for the NMFV MSSM and added the necessary code for the evaluation to "FormCalc". Both extensions are publicly available.

研究の動機と目的

• 非最小フラバー非保存（NMFV）を伴うMSSMにおける、$H \to b\bar{s}$ のフラバー変換を伴う中性Higgs崩壊に対する、$b \to s\gamma$ の実験データからの素粒子的制約を評価すること。
• 標準模型（SM）と超対称（SUSY）の貢献の干渉が、$H \to b\bar{s}$ の分岐比に与える影響を調査すること。
• スクォーク質量行列における複数の非ゼロフラバー混合パラメータが予測される分岐比に与える影響を調査すること。
• NMFV-MSSM用の新しいFeynArtsモデルファイルとFormCalc拡張を開発・公開し、高精度計算を可能にすること。

提案手法

• SMと真正のSUSY貢献の両方を含む完全な1ループ計算を用い、$b \to s\gamma$ に対して干渉効果を明示的に計算。
• スクォーク質量行列に任意のフラバー混合パラメータを有する一般化されたNMFV-MSSMモデルを構築し、質量挿入近似を避ける。
• $\mathcal{B}(H \to b\bar{s})$ の数値的解析を、単一および複数の非ゼロフラバー混合パラメータの場合にそれぞれ実施。
• $B \to X_s\gamma$ および $B \to X_s\mu^+\mu^-$ のデータからの制約を組み込み、素粒子的妥当性を確保。
• NMFV-MSSM用の新しいFeynArtsモデルファイルと対応するFormCalcコードの開発・公開。
• すべての $\tan\beta$ 値およびスクォーク混合強度に対して有効な、完全な図式的アプローチを用いてHiggs崩壊振幅を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NMFV-MSSMにおける、SMとSUSY貢献の干渉効果が、$\mathcal{B}(H \to b\bar{s})$ の分岐比に与える影響は何か？
• RQ2 スクォーク系において複数の非ゼロフラバー混合パラメータが、$H \to b\bar{s}$ の崩壊率に与える影響は何か？
• RQ3 $b \to s\gamma$ の実験的境界と整合的である限り、$H \to b\bar{s}$ の分岐比はどの程度増幅可能か？
• RQ4 最近の $B \to X_s\mu^+\mu^-$ データは、$b \to s\gamma$ に関連するNMFV-MSSMのパラメータ空間にどのような制約を課えるか？
• RQ5 質量挿入近似を超える、完全な1ループ振幅（すべての干渉項を含む）が、$H \to b\bar{s}$ の崩壊率予測に果たす役割は何か？

主な発見

• 2つのフラバー混合パラメータが非ゼロである場合、$H \to b\bar{s}$ の分岐比は、単一パラメータモデルと比較して1〜2桁の増幅が可能である。
• SMとSUSY貢献の干渉が、特に複数のフラバー非保存パラメータが存在する場合に、$H \to b\bar{s}$ の崩壊率を著しく増幅させる重要な役割を果たす。
• 結果は現在の $b \to s\gamma$ 実験的境界と整合的であり、$B \to X_s\mu^+\mu^-$ データによって確認された $b \to s\gamma$ 振幅の符号も一致している。
• 中性MSSM Higgsボソンの $\mathcal{B}(H \to b\bar{s})$ の予測値は、$\mathcal{O}(10^{-4})$ から $\mathcal{O}(10^{-3})$ の範囲にあり、最小フラバー保存のシナリオと比較して顕著に高い。
• すべての $\tan\beta$ 値およびスクォーク混合強度に対して有効な完全な1ループ計算は、複数のフラバー非保存パラメータが存在する場合、質量挿入近似が分岐比を過小評価していることを示している。
• NMFV-MSSM用の新しいFeynArtsモデルファイルとFormCalc拡張が、今後の高精度研究を支援するために公開された。