[論文レビュー] Multiple point principle as a mechanism for the suppression of FCNC and CP--violation phenomena in the 2HDM

C.D. Froggatt, R. Nevzorov+1 more|ArXiv.org|Oct 12, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）におけるフラバー変換型中性荷電現在（FCNC）およびCP対称性の破れを、高エネルギー スケール Λ における簡約な真空状態を強制することで、多重点原理（MPP）が抑制することを提案する。これにより、複素結合係数 λ₅, λ₆, λ₇ が消え、カスティディアル対称性を強制するベータ関数の条件が得られる。主な結果として、ヒッグス系の安定化とトップクォーク結合の強化をもたらす、ループ群のフローにおける準固定点が得られ、他のヒッグス状態が重くても、LHC における最軽いヒッグス状態は標準模型（SM）とは区別可能となる。

ABSTRACT

We argue that multiple point principle (MPP) can be used to ensure CP conservation and the absence of flavour changing neutral currents within the two Higgs doublet model (2HDM). We also discuss Higgs phenomenology in the MPP inspired 2HDM.

研究の動機と目的

• 標準模型を超える物理学における FCNC および CP 違反の強い実験的抑制を説明すること。
• 2HDM における新しい物理学と、木レベルでの FCNC および CP 違反の不在という矛盾を解消すること。
• ドメインウォールの形成を避けるために、2HDM における Z₂ 対称性の代わりに多重点原理（MPP）を導入すること。
• 一般 2HDM における CP 守恒および FCNC 抑制を実現する MPP 条件を導出すること。
• MPP を出発点とする 2HDM におけるヒッグスの素粒子物理学的性質を調査し、とりわけ結合定数および質量の準固定点挙動に注目すること。

提案手法

• スケール Λ における同一の真空状態を課し、⟨H₁⟩ = (0, Φ₁)ᵀ および ⟨H₂⟩ = (0, Φ₂eⁱω)ᵀ とし、Φ₁² + Φ₂² = Λ² を満たす。
• ヒッグスポテンシャルにおける四次項のキャンセレーションにより、すべての真空状態におけるエネルギー密度がゼロになるように強制する。
• MPP 条件の導出：λ₅(Λ) = λ₆(Λ) = λ₇(Λ) = 0 および βλ₅(Λ)Φ₁² + βλ₇(Λ)Φ₂² = 0、ただし βλ̃(Λ) = 0 である。
• 電弱スケールへのループ群（RG）発展を実行し、初期条件として λ₁(Λ), λ₂(Λ), hₜ(Λ) を用いる。
• hₜ(Λ) > 1 の場合に、準固定点メカニズムを適用し、初期値に依存しない安定な結合定数およびヒッグス質量を達成する。
• ヒッグススペクトルおよび結合定数、特にトップクォーク結合 Rₜt̄hᵢ を、mₐ および Λ の関数として分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多重点原理（MPP）は、ドメインウォールの形成を避けるために、2HDM における FCNC および CP 違反を抑制できるか？
• RQ2 スケール Λ におけるヒッグスポテンシャルの結合定数に、MPP を実現し、同一の真空状態を達成するための必要十分条件は何か？
• RQ3 MPP に起因する準固定点挙動は、ヤコビアンおよび四次結合定数のループ群発展にどのように影響を与えるか？
• RQ4 MPP を出発点とする 2HDM におけるヒッグスボソン質量スペクトルおよび結合定数、特にトップクォークへの結合にどのような影響を与えるか？
• RQ5 MPP を出発点とする 2HDM は、ヒッグス生成および崩壊断面積を用いて、LHC において標準模型（SM）およびMSSM と区別可能か？

主な発見

• MPP 条件 λ₅(Λ) = λ₆(Λ) = λ₇(Λ) = 0 および βλ₅(Λ)Φ₁² + βλ₇(Λ)Φ₂² = 0 は、2HDM における CP 守恒および FCNC 抑制を保証する。
• hₜ(Λ) > 1.5 の場合、λ₁(Λ) = λ₂(Λ) = λ₀ のとき、λ₀/hₜ²(Mₚₗ) の比は 0.79 から 0.87 の狭い区間内に制限される。
• Λ > 10¹⁰ GeV のとき、最軽い CP 偶性ヒッグスボソン質量 mₕ₁ は 125 GeV に制限されるが、低 Λ ≈ 10–100 TeV の場合、200–220 GeV に達する可能性がある。
• 最軽いヒッグス状態は主に SM に類似しており、Zbb 結合は SM 値に近く、しかし低 MPP スケールではトップクォークへの結合が顕著に強化される。
• 最軽いヒッグス状態へのトップクォーク結合の絶対値 |Rₜt̄hᵢ| は、特に Λ = 10 TeV の場合、SM よりも顕著に大きくなり、LHC での検出が可能となる。
• ペシューダルヒッグスボソン mₐ ≈ 500–700 GeV であっても、強化されたトップ結合のおかげで、MPP を出発点とする 2HDM の準固定点状況は、SM および MSSM と区別可能である。