[論文レビュー] Supersymmetric QCD corrections to lightest Higgs boson associated production with top quark pair at Linear Colliders

Shou-hua Zhu|ArXiv.org|Dec 18, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、最小超対称標準模型（MSSM）における線形衝突機における、最も軽いヒッグスボソンとトップクォーク対の関連生成に対する超対称QCD補正を調査する。オーバーザ・シェル（on-shell）正規化を用いて、望ましいパラメータ選択のもとで、生成閾値付近ではSUSY QCD効果が最大で-50%に達することが判明した。これは、$ M_{LR} = A_t - \mu/\tan\beta $ の符号を調べる可能性のあるプローブを提供するが、特定の領域では摂動論的破綻が生じるため、さらなる検討が必要である。

ABSTRACT

Supersymmetric (SUSY) QCD corrections to the lightest neutral Higgs boson associated production with top quark pair are studied in the minimal supersymmetric standard model (MSSM) at Linear colliders. Our calculations show that the SUSY QCD effects generally are very moderate (say 10%) and under control, except for some rescattering effects which lead to a breakdown of perturbation theory and require a more detailed study. In the vicinity of the production threshold for the favorable model parameters under the framework of the on-shell renormalization scheme, SUSY QCD can be as large as about -50%. Such effects might be acted as the probe to determine the sign of $M_{LR}\equiv A_t-μ/ anβ$.

研究の動機と目的

• 線形衝突機における最小超対称標準模型（MSSM）において、最も軽いヒッグスボソンとトップクォーク対の関連生成に対する超対称QCD補正の影響を評価すること。
• これらの補正が、ストップ質量行列における$ M_{LR} = A_t - \mu/\tan\beta $パラメータの符号を調べる手段として機能するかどうかを評価すること。
• SUSY QCD効果が大きく、特に生成閾値付近で観測可能になるパラメータ領域を特定すること。
• 特に散乱効果に起因する場合に、大きな補正がある状況での摂動論の有効性を検討すること。

提案手法

• FeynArtsを用いて、木レベルおよび1ループレベルのフェ Feynman 図（カウンタータームを含む）を生成した。
• Amplitudes およびフェーズ空間積分は、FormCalc および LoopTools を用いて計算した。LoopTools が失敗する例外的な場合の処理のため、カスタム拡張を追加した。
• 全波動関数および質量カウンタータームを外部線に含めない、オーバーザ・シェル（OS）正規化スキームを適用した。
• 実験的制約条件（$ \Delta\rho < 3\times10^{-3} $、$ m_{\tilde{g}} > 175\,\text{GeV} $、$ m_{\tilde{t}} > 80\,\text{GeV} $、$ m_{\tilde{b}} > 70\,\text{GeV} $、$ m_{\tilde{q}} > 150\,\text{GeV} $、$ m_{h^0} > 91\,\text{GeV} $）の下で、全パラメータスキャンを実施した。
• 特定のパラメータセットに対して数値計算を行い、非ゼロの$ M_{LR} $を持つ混合状態を焦点に、一次元（LO）断面積と比較した。
• 紫外発散は計算全体を通して慎重にチェックされ、キャンセルされた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 線形衝突機におけるMSSMにおいて、$ e^+e^- \to t\bar{t}h^0 $過程に対する超対称QCD補正はどの程度の大きさか？
• RQ2 これらの補正は、特に生成閾値付近で、どの条件下で観測可能ほど大きくなるか？
• RQ3 補正の大きさと符号は、$ M_{LR} = A_t - \mu/\tan\beta $ の符号を特定する手がかりとなり得るか？
• RQ4 ストップ質量のスプリットとグルーギノ質量が、SUSY QCD効果をどのように強化するか？
• RQ5 どのパラメータ領域で、散乱効果に起因する摂動論の破綻が生じるか？

主な発見

• SUSY QCD補正は一般的に10%程度の中程度の大きさであり、パラメータ空間の大部分で摂動論的制御下にある。
• 望ましいモデルパラメータ、特に大きな正の$ A_t $を持つ場合、生成閾値付近で補正が最大で-50%に達することがある。
• 大きな補正の主な寄与は、グルーギノとストップを含む特定の1ループ図に起因し、特に軽いストップ質量が約100 GeVのとき顕著になる。
• $ m_{\tilde{g}} + m_{\tilde{t}_1} \sim m_t + m_{h^0} $ 付近の散乱効果により、$ m_{\tilde{g}} \approx 190-200\,\text{GeV} $ 付近で補正にピークが現れ、摂動論の破綻の兆候である。
• 大きな補正には、ストップ間の質量スプリットが大きく、グルーギノとスクアーアーがデカップリングしないことが必要であり、$ M_{LR} > 0 $ であることが、キャンセルを避けるために不可欠である。
• これらの結果から、このような大きな補正は、線形衝突機におけるMSSMパラメータをテストするための特徴的なシグネチャを提供する可能性があり、$ M_{LR} $ の符号を特定するプローブとして機能することが示唆される。