[論文レビュー] Leading Two-loop corrections to the mass of Higgs boson in the High scale Dirac gaugino supersymmetry

Di Liu|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 43被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、高スケールDiracゲージノの超対称性におけるヒッグス粒子質量の2ループ主要補正を、反復的重い粒子統合を用いた効果的場理論（EFT）アプローチで計算している。さまざまな状況—単純なおよびスプリットDirac超対称性を含む—において2ループのしきい値補正が小さいことが判明し、大きな対数的増幅がないことが確認された。これは、高スケールDiracゲージノモデルの自然性を支持するものであり、精度の高いヒッグス質量制約にもかかわらず成立する。

ABSTRACT

Precision measurements of the Higgs mass have become a powerful constraint on models of physics beyond the standard model. We revisit supersymmetric models with Dirac gauginos and study the contributions to the Higgs mass. We calculate the leading two-loop corrections to the SM-like Higgs mass by constructing a series of EFTs and iteratively integrating out heavy particles. We then apply these calculations to a variety of scenarios, including a simple Dirac gluino, and split Dirac models of supersymmetry. We present the detailed formulae for threshold corrections and compare with previous results, where available. In general, the contributions are small, but the additional precision allows us to make more concrete statements about the relevant scales in Dirac SUSY models.

研究の動機と目的

• ディラックゲージノを有するモデル、特に高スケールの状況において、標準模型に類似したヒッグス粒子質量に対する2ループ主要補正を計算すること。
• 特に大きな質量階層が存在する状況において、ディラック超対称性モデルにおける2ループ効果がヒッグス質量の予測を顕著に変えるかどうかを評価すること。
• 体系的なEFTフレームワークを用いて、以前のディラックゲージノモデルにおける大きな2ループ補正の主張を検証または反証すること。
• スプリットおよび単純なディラックゲージノモデルを含む、さまざまなディラック超対称性実装におけるしきい値補正の精密な解析的式を提供すること。
• 正確に測定されたヒッグス質量（125 GeV）が、ディラックゲージノモデルにおける新しい物理のスケールに与える意味を明確にすること。

提案手法

• 重い粒子がそれぞれの質量しきい値に達するごとに、反復的に重い粒子を統合することで、系列的な効果的場理論（EFT）を構築する。
• ランゲージ群の発展（RGE）を質量スケール間で適用し、ランニングカップリングとしきい値補正を追跡する。
• スカラー・バブル図の差分商を用いて、効果的ポテンシャル法によりヒッグス質量補正を計算する。
• トップ/ストップ、ウィノ、ヒッグスノのループを含むフェルミオン図を評価し、質量依存の頂点を持つボックス、サンルック、スノーマン図を含む。
• 特殊関数 $ F_{\text{SSV}}^{(2,0)} $、$ B(x,y) $、$ f_{\text{FFS}}^{(1,1,0)} $ を用いて、適切な対称性および群因子の取り扱いを含めた2ループ寄与の解析的表現を導出する。
• 特にBraathenら（2016）の研究と比較し、2ループ効果の大きさに関する矛盾を解消する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高スケールDiracゲージノモデルにおける2ループ補正は、予測されるヒッグス粒子質量を顕著に変えるか？
• RQ2 以前の研究（例：Diessnerら）で主張された大きな2ループ効果は、一貫したEFTフレームワーク内でも実際に存在するのか？
• RQ3 トップ/ストップおよび $ SU(2)_L $ ゲージノ超多重項のしきい値補正は、2ループにおいてヒッグス四次結合定数にどのように寄与するか？
• RQ4 ディラック超対称性におけるヒッグス-ヒッグスノ-ウィノボックス図は、ヒッグス質量にどのような定量的影響を与えるか？
• RQ5 2ループ補正を考慮しても、125 GeVの観測されたヒッグス質量はスプリット-Dirac超対称性モデルで自然に説明可能か、微調整が不要か？

主な発見

• ディラックゲージノモデルにおけるヒッグス質量の2ループ補正は数値的に小さい。Braathenら（2016）の結果と整合的である。
• EFTアプローチにより、高スケールであっても大きな対数的増幅がないしきい値補正を的確に分離できた。
• ヒッグス-ヒッグスノ-ウィノボックス図は小さな有限補正を寄与させ、顕著なキャンセルや増幅は観察されなかった。
• スノーマン図およびサンルック図は四次結合定数に寄与するが、その効果は抑制されており、補正の主導的寄与ではない。
• 単純なディラックゲージノモデルおよびスプリット-Dirac超対称性モデルの両方において、125 GeVのヒッグス質量とモデルが整合的である。
• 大きな対数的補正が存在しないことは、放射修正が有限かつ制御可能であるため、高スケールDiracゲージノモデルの自然性を支持する。