[論文レビュー] One-loop corrections to three-body leptonic chargino decays

Krzysztof Rolbiecki|ArXiv.org|Oct 9, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 16被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、複素最小超対称標準模型（MSSM）における、三体レプトン的チャージノ崩壊 $\tilde{\chi}_{1}^{\pm} \to \tilde{\chi}^{0}_{1}\ell^{\pm}\nu_{\ell}$ の完全な1ループ計算を、オンシェル正規化スキームと次元的還元を用いて実施する。幅への補正は最大で5%に達し、特に電磁力学的（QED）強化と超対称性（SUSY）寄与との部分的キャンセルのため、電子ではエネルギー分布および角度分布に顕著な影響を及ぼす。

ABSTRACT

We calculate full one-loop corrections to the genuine three-body decays of the light chargino χ_1^\pm to χ^0_1 l^\pm νin the Minimal Supersymmetric Standard Model. We find that the corrections to the decay width can be of the order of a few percent. We show also how radiative corrections affect energy and angular distributions of the final lepton.

研究の動機と目的

• 複素MSSMにおける軽いチャージノの真の三体レプトン的崩壊に対する完全な1ループ量子補正を計算すること。
• 放射補正が最終状態レプトンの幅、エネルギースペクトル、角度分布に与える影響を評価すること。
• QEDおよびSUSY寄与がそれぞれ果たす役割を別々に調査し、特にそれらの干渉およびキャンセル効果を明らかにすること。
• 中性ノイザー系におけるCP対称性破れ位相、特にビノ質量パラメータ $M_1$ のCP位相が幅に与える感受性を検討すること。
• 将来の線形コライダー実験がチャージノ性質を高精度で測定することを目的として、精度の高い入力データを提供すること。

提案手法

• すべての粒子の物理的極の質量および残留部を保証するため、オンシェル正規化スキームを採用した。
• 紫外発散の正則化中に超対称性を保存するために、次元的還元を用いた。
• 赤外発散に有限な分解 $\Gamma_{\text{loop}} = \Gamma_{\text{tree}} + \Gamma_{\text{virt}} + \Gamma_{\text{brems}}$ を用いて、仮想項、ブremstrahlung項、ソフト項の寄与を分離した。
• QEDおよびSUSY補正を $\Gamma_{\text{QED}} = \Gamma_{\text{logs}} + \Gamma_{\text{hard}}$ および $\Gamma_{\text{SUSY}} = \Gamma_{\text{logs}} + \Gamma_{\text{SUSY}}$ として定義し、赤外発散および紫外発散に有限な部分を分離した。
• 閉じた二体崩壊チャネルを持つ修正されたSPS1a'ベンチマーク点を用いて数値解析を実施した。
• 最終状態レプトンのエネルギーおよび角度分布を計算し、QEDおよびSUSY補正からの寄与を別々に取り入れた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおける三体チャージノ崩壊 $\tilde{\chi}_{1}^{\pm} \to \tilde{\chi}^{0}_{1}\ell^{\pm}\nu_{\ell}$ の1ループ補正が、幅にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ2 QEDおよびSUSY補正は、最終状態レプトンのエネルギースペクトルにどのように作用するか？また、レプトン質量がこれらの分布に果たす役割は何か？
• RQ3 最終レプトンの角度分布は、チャージノのスピン極化および放射補正にどの程度依存するか？
• RQ4 幅はビノ質量パラメータ $M_1$ のCP対称性破れ位相に対してどの程度感受性を示すか？
• RQ5 QEDおよびSUSY補正の間にはどのような相互作用があり、合計幅における顕著なキャンセルが生じるか？

主な発見

• 1ループ補正による幅の変化は約5%であり、他のシナリオでは最大10%に達する可能性があることが、先行研究との整合性から確認された。
• QED補正は、質量依存の対数的強化のため、電子のエネルギー分布を低エネルギー側にずらす。一方、$\tau$ レプトンでは質量が大きいため、その影響は小さい。
• QEDおよびSUSY補正は符号が逆であるため、部分的にキャンセルし合い、個々の寄与が最大10%に達するにもかかわらず、ネットの補正は小さくなる。
• 特定の $\cos\theta_e$ 値において、最終電子の角度分布には最大10%の補正が見られ、チャージノのスピン極化に強く依存していることが示された。
• 幅は $M_1$ パラメータのCP位相に強く依存しており、最大で1桁の変化を示す。これは、中性ノイザー系におけるCP対称性破れの探査に有効である可能性を示唆している。
• 結果として、将来の線形コライダーにおける高精度測定において、放射補正が無視できないことが明らかになった。特に、分岐比および微分的分布の測定において顕著な影響を及ぼす。