[論文レビュー] Radiative Corrections to SUSY processes in the MSSM

W. Majerotto|ArXiv.org|Sep 12, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、最小超対称標準模型（MSSM）における超対称過程の体系的1ループ放射修正計算を、オンシェル反漸化スキームを用いて提示する。スフェルミオン、チラリノ、ニュートラリノの精密な反漸化条件を導出し、電弱修正が5–15％に達し、将来の線形e⁺e⁻衝突機（TESLAなど）における精度物理学に不可欠であることを示している。

ABSTRACT

We review the status of radiative corrections to SUSY processes. We present the method of the on-shell renormalization for the sfermion and the chargino/neutralino system and work out the appropriate renormalization conditions. In particular, we discuss slepton, squark, chargino and neutralino production in e+ e- collisions and the two-body decays of sfermions and of Higgs bosons into SUSY particles. It is necessary to take into account radiative corrections in the precision studies possible at a future linear e+ e- collider.

研究の動機と目的

• 将来の線形e⁺e⁻衝突機（TESLAなど）における超対称粒子の精度研究を可能にする。
• 高い質量分解能（Δm ~ 0.1–3 GeV）が予想されるため、高次の修正を含める必要性を扱う。
• MSSMにおけるスフェルミオンおよびチラリノ／ニュートラリノ系の一貫性のあるオンシェル反漸化スキームを構築する。
• 超対称過程における放射修正の数値的安定性と過程独立性を保証する。
• 電弱およびQCD修正のサイズと、超対称粒子生成および崩壊観測量に与える影響を定量化する。

提案手法

• 極質量を物理的パラメータとして用いるオンシェル反漸化スキームを適用し、ゲージおよび超対称性不変性を保持する。
• $\overline{\text{DR}}$スキームを用いた正則化（次元還元法；$n=4-r\epsilon$, $r=0$）を用い、1ループにおいても超対称性を維持する。
• ユニタリ変換およびカウンターターテルム分解を用いて、スフェルミオンの混合角、波動関数、質量行列の反漸化条件を導出する。
• $R_\xi$ゲージを用いたゲージ固定を行い、自己エネルギーおよび頂点修正における整合性を確保する。
• ユニタリ変換および反エルミート的混合補正を用いて、スフェルミオンおよびチラリノ／ニュートラリノ系のカウンターターテルムを構築する。
• $e^+e^- \to \tilde{\chi}^+\tilde{\chi}^-$, $\tilde{\chi}^0\tilde{\chi}^0$, $\tilde{f}\bar{\tilde{f}}$, および $H \to \tilde{\chi}^+\tilde{\chi}^-$, $\tilde{\chi}^0\tilde{\chi}^0$ 過程における1ループ修正を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 将来の線形$e^+e^-$衝突機におけるMSSMにおける超対称過程への放射修正はどの程度顕著か？
• RQ2 電弱修正はチラリノおよびニュートラリノ対生成および崩壊にどのような影響を与えるか？
• RQ3 オンシェル反漸化スキームは、超対称観測量に対して数値的に安定かつ過程に依存しない結果を提供できるか？
• RQ4 スフェルミオンおよびヒッグス粒子の超対称粒子への崩壊において、QCDと電弱修正のサイズはどのように比較されるか？
• RQ5 $\tan\beta$ は、ヒッグス粒子のニュートラリノへの崩壊に対する摂動的計算の信頼性にどのような役割を果たすか？

主な発見

• 特定のパrameter選択下では、$H^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_2$ および $A^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_3$ への電弱修正が最大15％に達する。特に$\tan\beta$が大きい場合に顕著である。
• $H^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_2$ において、修正は顕著であり、図8（$\tan\beta=10$, $M=500$ GeV, $\mu=150$ GeV）に示すように、三重項結合$A$に強く依存する。
• $\tan\beta=50$ の場合、$A^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_3$ への修正は非常に大きくなり、摂動論の破綻を示唆する。
• $\tilde{t}_2 \to t\tilde{g}$ および $\tilde{g} \to \bar{t}\tilde{t}_1$ へのSUSY-QCD修正は最大10％に達し、トップおよびボトムループの含めることの重要性を強調する。
• クォーク対生成におけるQCD修正は最大50％に達するが、これはしばしば支配的であるが、パラメータ空間の特定の領域では電弱修正も無視できない。
• ランニング質量および結合定数（例：$m_q(Q)_{\text{MSSM}}$, $A_q(Q)$）を用いることで、特に$\tan\beta$が大きい場合に摂動的安定性が向上し、混合角$\theta_{\tilde{q}}$をオンシェルに保つことで波動関数補正が相殺される。