[論文レビュー] Radiative CP violation in the Higgs sector of the Next-to-minimal supersymmetric model

S. W. Ham, Y. Jeong+1 more|ArXiv.org|Aug 26, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、次元のない超対称標準模型（NMSSM）のヒッグス系において、1ループ有効ポテンシャル法を用いて放射的CP対称性の破れを調査している。木レベルのヒッグスポテンシャルがCP保存であっても、量子修正によって明示的CP対称性の破れが生じることが示され、特にニュートラリノ系における複素位相が、特定のパラメータ選択下で強いスカラー・パリティスカラー混合を引き起こす。

ABSTRACT

We investigate the neutral Higgs sector in the next-to-minimal supersymmetric standard model (NMSSM) with explicit CP violation at the one-loop level by using the effective potential method. In general, explicit CP violation is possible at the tree-level in the Higgs potential of the NMSSM, which may possess a complex phase. The tree-level Higgs potential can be made CP conserving by assuming that all the relevant parameters are real. However, the CP-conserving Higgs potential at the tree level may still develop complex phases at the one-loop level through radiative corrections. These complex phases exhibit explicit CP violation through the mixings between the scalar and pseudoscalar Higgs bosons. One of the complex phases arise in the neutralino sector. For a particular choice of the relevant parameter values, the scalar-pseudoscalar mixings are found to strongly dependent on this phase. Meanwhile, for a wide region in the parameter space, the ratios of CP mixing elements of the neutral Higgs boson mass matrix to CP non-mixing ones increase weakly against this phase. Also, the neutral Higgs boson masses are roughly stable against the variation of this phase.

研究の動機と目的

• 木レベルのポテンシャルがCP保存であっても、1ループ放射修正を通じてNMSSMヒッグス系に明示的CP対称性の破れが生じるかを調査すること。
• スカラートップ、ボトム、タウ、チャージリンオ、ニュートラリノ系における量子修正から生じるヒッグス質量行列の複素位相の源を同定すること。
• ニュートラリノ系の複素位相がヒッグス系におけるスカラー・パリティスカラー混合を引き起こす役割を調査すること。
• ヒッグスボソン質量の安定性と、混合要素がニュートラリノ位相の変動に対してどれほど敏感であるかを分析すること。
• 広範なパラメータ空間において、ニュートラリノ位相に依存するCP対称性の破れ混合の依存性を定量化すること。

提案手法

• NMSSMにおけるヒッグスポテンシャルの放射修正を計算するため、1ループ有効ポテンシャル法を用いる。
• すべての木レベルパラメータを実数と仮定することで、木レベルでCP保存を保証し、CP対称性の破れの原因を放射修正に限定する。
• スカラートップ、ボトム、タウ、チャージリンオ、ニュートラリノ系からの複素位相寄与を、ヒッグス質量行列に明示的に計算する。
• 数値解析を用いて、他のパラメータを固定した状態で、質量行列要素および混合角がニュートラリノ位相に依存する度合いを評価する。
• 1ループ補正を含む中性ヒッグス質量行列を構築・分析し、CP対称性の破れ成分とCP保存成分の比に注目する。
• 広範なパラメータ空間におけるランダムスキャンを実施し、特にρパラメータおよび混合強度における最大のCP対称性の破れ効果を特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 木レベルのポテンシャルがCP保存であっても、1ループ放射修正を通じてNMSSMヒッグス系に明示的CP対称性の破れが生じ得るか？
• RQ2 ニュートラリノ系の複素位相がヒッグス系におけるスカラー・パリティスカラー混合にどの程度強く影響を与えるか？
• RQ3 ヒッグスボソン質量はニュートラリノ位相に依存するか？また、その位相の変動に対して安定的か？
• RQ4 ヒッグス質量行列におけるCP対称性の破れ成分とCP保存成分の比は、ニュートラリノ位相に従ってどのように変化するか？
• RQ5 現実的なパラメータ制約下で、NMSSMにおいて得られるCP対称性の破れ効果（ρおよび混合強度の観点から）の最大値は何か？

主な発見

• 木レベルのヒッグスポテンシャルがCP保存であっても、ニュートラリノ系からの放射修正によって、ヒッグス系に顕著な明示的CP対称性の破れが生じる。
• 特定のパラメータ選択下では、スカラー・パリティスカラー混合はニュートラリノ系の複素位相に強く依存し、CP対称性の破れにおいてこの位相が主導的役割を果たしていることが示された。
• 広範なパラメータ空間において、CP対称性の破れ成分とCP保存成分の比は、ニュートラリノ位相に対して弱く増加する傾向を示し、やや弱いが無視できない感度があることが示された。
• 中性ヒッグスボソンの質量は、ニュートラリノ位相の変動に対して概ね安定しており、スペクトルの頑健性が裏付けられた。
• パラメータ空間におけるランダムスキャンの結果、CP対称性の破れ効果を表すρパラメータの最大値は約0.025に達し、観測可能なCP対称性の破れ信号が得られると示唆された。
• 混合強度（例：O₁₃²、O₂₃²など直交行列要素の二乗）はニュートラリノ位相に著しく依存しており、CP対称性の破れを生成する上でその位相が極めて重要な役割を果たしていることが確認された。