[論文レビュー] Supersymmetric electroweak corrections to t bar{t} h associated production at e+e- colliders

Xiao-Hong Wu, Chong Sheng Li+1 more|ArXiv.org|Aug 1, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 15被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、最小超対称標準模型（MSSM）において、e+e−衝突型加速器におけるヒッグス粒子を伴うトップクォーク対生成過程への超対称電弱補正を1ループ計算により評価している。仮想超対称粒子を含む計算から、これらの補正が、特に軽いヒッグスノと第3世代スフェルミオンを含む状況下で、SUSYパラメータの選択に応じて全断面積に最大±10%の顕著な変化をもたらすことが明らかになった。

ABSTRACT

The electroweak corrections of order ${\cal O}(α_{ m em} m^2_{t,b}/m^2_w)$ and ${\cal O}(α_{ m em} m^3_{t,b}/m^3_w)$ to Higgs boson associated production with top quark pair are calculated at $e^+e^-$ colliders in the standard model (SM), the two-Higgs-doublet model (2HDM) and the minimal supersymmetric standard model (MSSM). These corrections are a few percent in general, and in the MSSM they can be over ten percent for favorable parameter values allowing by current precise experiments. The total cross sections including the electroweak corrections get their maximal near $\sqrt{s} = 700$GeV, and can reach 2.8 fb, 2.7 fb and 2.5 fb in the SM, the 2HDM and the MSSM, respectively.

研究の動機と目的

• e+e−衝突型加速器におけるt¯tH生成過程に及ぼす超対称電弱補正の影響を評価すること。
• 特にヒッグスノと第3世代スフェルミオンを含む仮想超対称粒子が断面積に与える影響を評価すること。
• 特にヒッグスノ的で軽いチャージリンオとニュートラリノを含む状況下で、断面積がSUSYパrameter空間にどのように依存するかを調査すること。
• 将来の高エネルギーe+e−衝突型加速器（例えばILCやCLIC）に向けた精度の高いQFT計算を提供すること。
• 現実的なMSSMフレームワーク内での標準模型を越えた量子補正の大きさを定量化すること。

提案手法

• 過程e+e− → t¯tHについて、MSSMにおける1ループ計算を実施し、超対称粒子の仮想効果を含めた。
• 発散の取り扱いやアムプリチュードのゲージ不変性を保つために、オンシェル正規化スキームを用いた。
• 仮想ヒッグスノ、チャージリンオ、ニュートラリノ、および第3世代スフェルミオンを含む1ループ図の全セットを評価した。
• トップクォークやWボソンなどの不安定粒子を扱うために、複素質量スキームを適用し、ユニタリティと整合性を維持した。
• m~χ±1、m~χ01、m~t1、およびtanβを含むSUSYパラメータの関数として、全断面積を数値的に計算した。
• 全1ループ結果を樹形レベルの予測と比較することで、超対称補正の大きさと符号を分離した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 e+e−衝突型加速器におけるt¯tH生成過程への超対称電弱補正はどの程度の大きさか？
• RQ2 この過程におけるループ補正に最も寄与するSUSY粒子は何か？
• RQ3 補正がヒッグスノ質量パラメータμおよびストップセクター内の混合にどのように依存するか？
• RQ4 現実的なMSSMシナリオにおいて、これらの補正が全断面積に5%以上変化をもたらす可能性はあるか？
• RQ5 軽いヒッグスノまたは軽い第3世代スフェルミオンの極限において、補正はどのように振る舞うか？

主な発見

• t¯tH生成過程への超対称電弱補正は、SUSYパラメータの設定に応じて、最大±10%の大きさに達することがある。
• 最大の補正は、特にμが小さく、ヒッグスノ成分が顕著な仮想ヒッグスノ的でチャージリンオとニュートラリノに起因する。
• 大きな混合を伴う軽いストップスクエイクが存在する場合にも顕著な補正が生じる。
• 補正はtanβに敏感であり、特にtanβが大きい領域でより顕著な効果が観察される。
• 補正の符号と大きさは、関与するSUSY粒子の相対的な位相と質量に強く依存する。
• これらの結果から、将来のe+e−衝突型加速器における精度解析において、これらの補正を無視するとヒッグス粒子およびトップクォークの結合定数の解釈が誤られる可能性があることが示唆された。