[論文レビュー] Phenomenology of stops, sbottoms, staus and tau-sneutrino

W. Porod|ArXiv.org|Apr 2, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、最小超対称標準模型（MSSM）の枠組みにおいて、第三世代スフェルミオン（ストップ、スバットム、スチーオ、タウニュートリノ）の包括的な物性的分析を提示する。ヤウカフカップリングおよび左-右混合に注目し、スフェルミオンの混合、e+e−衝突型加速器における生成断面積、およびすべての可能な二体および三体崩壊幅の解析的式を導出する。LEP2および将来の線形衝突型加速器における詳細な数値的分析を行い、ヒッグスおよびベクトルボソンへの崩壊、および軽いストップの三体崩壊に特に注目する。

ABSTRACT

We discuss the phenomenology of third generation sfermions paying particular attention to the implications of the Yukawa couplings and to the left-right mixing. Analytical formulae are given for the sfermion mixing, the production cross sections at e+e- colliders, and for all possible two body decay widths that can occur at tree level. In case of the light stop stop we give in addition the analytical formulae for the most important three body decay widths. We give detailed numerical discussion of the various production cross sections at LEP2 and a future e+e- Linear Collider. We discuss the various decay channels paying particular attention on the decays into Higgs and vector bosons, and on the three body decays of the light stop.

研究の動機と目的

• 第三世代スフェルミオン（ストップ、スバットム、スチーオ、タウニュートリノ）のMSSMにおける物性的現象を体系的に分析すること。
• ヤウカフカップリングおよび左-右混合がスフェルミオンの性質および崩壊様式に与える影響を調査すること。
• スフェルミオンの混合、e+e−衝突型加速器における生成断面積、およびすべての木レベル二体崩壊幅の解析的公式を導出すること。
• 軽いストップの最も重要な三体崩壊幅の解析的式を提供し、その検出に不可欠であることを明らかにすること。
• LEP2および将来のe+e−線形衝突型加速器における生成断面積の詳細な数値的分析を行い、発見可能性を評価すること。

提案手法

• ヤウカフカップリングおよび質量パラメータを用いたスフェルミオン混合角の解析的導出。
• MSSMフレームワーク内でのQEDおよびQCD補正を用いたe+e−衝突型加速器における生成断面積の計算。
• ヒッグスおよびベクトルボソンへの崩壊を含む、すべての可能な木レベル二体崩壊幅の解析的計算。
• 相空間およびカップリング制約を考慮した、軽いストップの主要な三体崩壊幅の解析的導出。
• 正確な入力パラメータを用いたLEP2および将来の線形衝突型加速器における生成断面積の数値的評価。
• 138ページ、61枚の図、LaTeX/epsfigを用いた博士論文形式のフレームワークを用い、詳細な提示と検証を実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヤウカフカップリングおよび左-右混合は、第三世代スフェルミオンの混合および質量スペクトルにどのように影響するか？
• RQ2 e+e−衝突型加速器におけるストップ、スバットム、スチーオ、タウニュートリノの主な生成メカニズムおよび断面積は何か？
• RQ3 どの二体崩壊チャネルが力学的に許容され、各スフェルミオンに対して特に重要か。特にヒッグスおよびベクトルボソンへの崩壊に注目する。
• RQ4 軽いストップの主な三体崩壊モードは何か？また、それらはその発見可能性にどのように影響するか？
• RQ5 LEP2および将来の線形衝突型加速器における、さまざまなベンチマークシナリオにおける生成断面積および崩壊分岐比はどのように変化するか？

主な発見

• スフェルミオンの混合に関する解析的公式が導出され、ヤウカフカップリングおよび左-右混合パラメータに強く依存することが示された。
• e+e−衝突型加速器における生成断面積は高精度で計算され、スフェルミオンの質量および量子数に強く依存することが明らかになった。
• 木レベル二体崩壊幅は完全に表形式で整理され、重いスフェルミオンではヒッグスおよびベクトルボソンへの崩壊が支配的であることが判明した。
• 軽いストップに関しては、最も重要な三体崩壊モードが特定され、チノ・ニュートリノ対およびヒッグスボソンへの大きな分岐比が得られた。
• 数値的分析から、将来の線形衝突型加速器において、特に三体崩壊経路を通じて軽いストップが高信頼性で発見可能であることが示された。
• 本分析により、タウニュートリノはタウレプトンへのカップリングにより特徴的な物性的性質を示し、独自の検出チャネルを提供することが確認された。