[論文レビュー] Some two-loop threshold corrections and three-loop renormalization group analysis of the MSSM

A. V. Bednyakov|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2010

Diffusion Coefficients in Liquids被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、MSSMにおける強い結合定数および重いクォーカー・レプトンのヤコビ係数カップリングの二ループしきい値補正を計算し、三ループの整合性関数方程式を用いてそのSUSYスペクトルへの影響を検討する。修正されたSOFTSUSYを用いて、第三世代のスクォーク、グルーギノ、ヒッグスイノ質量が1–3%シフトすることが判明。三ループRGEにより、最も軽いヒッグスボソン質量は1 GeV低下し、パラメータ空間の禁じられた領域も変化する。

ABSTRACT

Two-loop threshold corrections for both the strong coupling constant and Yukawa couplings of heavy SM fermions are considered in the context of Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM). With the help of the well-known SOFTSUSY code the dependence of the corrections on universal MSSM parameters is analyzed. For a consistent study of the influence of the corrections on SUSY mass spectrum three-loop renormalization group equations are implemented. A particular scenario (SPS4) is considered and the shifts of the particle masses due to contributions of different threshold corrections are presented. Additionally, the impact on certain forbidden regions of the parameter space is studied.

研究の動機と目的

• MSSMにおける強い結合定数および標準模型フェルミオンの重いフェルミオンのヤコビ係数カップリングの二ループしきい値補正を計算すること。
• 三ループの整合性関数方程式を用いて、これらの補正がSUSY粒子質量スペクトルに与える影響を検討すること。
• 特に電弱対称性の自発的破れ（EWSB）境界付近での高次の補正が許容パラメータ空間に与える影響を評価すること。
• 二ループと三ループの結果を比較することで、SUSYパラメータフィットにおける理論的不確実性を評価すること。
• これらの補正が最も軽いヒッグスボソン質量およびEGRETポイントなどのベンチマークポイントの除外に与える影響を検討すること。

提案手法

• 完全なSMの複雑さを避けるために、自由なτレプトンを伴う五フェルミオンQCDの簡略化された有効理論を用いて、αs、mb、mτの二ループ脱結合定数を計算する。
• 裸グリーン関数を用いたマッチング手順により、高エネルギー域における基本的MSSMと有効SM理論の整合性を保証する。
• SOFTSUSYコードを拡張し、二ループしきい値補正と三ループRGEを併用して一貫性のあるスペクトル生成を実現する。
• m₀ = 400 GeV、m₁/₂ = 300 GeV、A₀ = 0、tanβ = 50のSPS4ベンチマークポイントについて数値解析を実施する。
• 二ループ補正および三ループRGEを含む・含まないスペクトルを比較することで、質量シフトを定量的に評価する。
• EWSB条件の変化を検討するために、m₀–m₁/₂平面における禁じられた領域をマッピングする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおけるαsおよび重いフェルミオンヤコビ係数カップリングの二ループしきい値補正はどの程度顕著か？
• RQ2 三ループRGEは二ループRGEと比較して、SUSY粒子質量スペクトルにどの程度の変化をもたらすか？
• RQ3 二ループしきい値補正および三ループRGEは、特にEWSB境界付近の許容パラメータ空間にどのように影響を与えるか？
• RQ4 これらの補正が最も軽いヒッグスボソン質量に与える影響は何か？
• RQ5 これらの補正により、EGRETポイントのような従来のベンチマークポイントが除外される可能性はあるか？

主な発見

• αsおよびmbの二ループしきい値補正により、MSSMパラメータに2–4%のシフトが生じ、tanβが大きい場合にはmτ補正が最大1%に達する。
• 二ループ補正の導入により、第三世代スクォーク、グルーギノ、ヒッグスイノの質量が1–3%低下し、特にヒッグスイノ質量に最も顕著な影響を与える。
• 三ループRGEを適用すると、SPS4シナリオにおいて最も軽いヒッグスボソン質量が114 GeVから113 GeVに低下する。
• 三ループRGEを含めると、m₀–m₁/₂平面における禁じられた領域が顕著に拡大し、EGRETポイントが除外される。
• 二ループしきい値補正と三ループRGEの併用により、強い相互作用を受ける粒子では全体で1–2%、ヒッグスイノでは最大3%の質量シフトが生じる。
• これらの補正により、SUSYパラメータフィットにおける理論的不確実性のより正確な推定が可能となり、二ループRGEのみを用いる場合よりも整合性が向上する。