[論文レビュー] The anomalous magnetic moment of the muon in the MSSM - recent developments

S. Heinemeyer, Dominik Stöckinger+1 more|ArXiv.org|Jul 15, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、MSSMにおけるスフェルミオンおよびチアリンゴ/ニュートラリノループの2ループ超対称的寄与が、ミュオンの異常磁気モーメントに与える影響を調査している。これらの寄与は最大で5×10⁻¹⁰に達する可能性があり、実験的不確実性の約1標準偏差に相当し、MSSMの予測を顕著に変化させ、特に実験的制約を適用した場合に理論的不確実性を低減する。

ABSTRACT

We present recent results of two interesting classes of supersymmetric two-loop contributions to (g-2)_mu. Two-loop diagrams involving either a closed sfermion loop or a closed chargino/neutralino loop can amount to 5*10^{-10}, which is almost one standard deviation of the current experimental uncertainty. We discuss the dependence of these two classes on the unknown supersymmetric parameters and their impact on the supersymmetric prediction of (g-2)_mu.

研究の動機と目的

• 2ループ超対称的寄与がMSSMにおけるミュオンの異常磁気モーメントに与える影響を評価すること。
• MSSMパラメータに関する実験的制約が、これらの2ループ寄与の大きさと実現可能性に与える影響を特定すること。
• これらの2ループ図が、長年の(g-2)μの実験値と標準模型予測との間にある乖離を解消できるかどうかを評価すること。
• スフェルミオンループとチアリンゴ/ニュートラリノループの2ループ図のパラメータ依存性および素粒子物理学的意味を比較すること。
• MSSMにおける(g-2)μの完全な2ループ計算を実現するために、今後必要となる未解決の2ループ図を同定すること。

提案手法

• 著者らは、大質量展開および積分還元技術を用いて、閉じたスフェルミオンループ（ストップ、スバットム、スチーオ、タウニュートラリノ）を含む2ループ図を計算した。
• チアリンゴ/ニュートラリノループを含む2ループ図を評価し、μ、tanβ、M₂、M_Aに依存する性質を考慮した。
• M_h > 150 GeV、Δρ、BR(Bs→μ⁺μ⁻)、BR(B→Xsγ)の順に実験的制約を段階的に適用しながら、MSSMパラメータ空間全体をスキャンした。
• 結果は、1ループSUSY寄与および実験的乖離(24.5±9)×10⁻¹⁰と比較された。
• 次元正則化における正則化およびγ₅の問題は、先行研究で確立された手法を用いて取り扱った。
• 本研究ではMSSMをフレームワークとし、すべての寄与は2ヒッグスダブルレット模型に類似した構造の下で評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スフェルミオンループを含む2ループMSSM寄与が、観測された(g-2)μ乖離の顕著な割合を説明できるか？
• RQ2 特にM_h > 150 GeVという制約を適用した場合、2ループスフェルミオンループ寄与が(g-2)μに与える最大値はどの程度制限されるか？
• RQ3 スミューオンおよびスニュートリノ質量が大きい場合、チアリンゴ/ニュートラリノ2ループ図が1ループSUSY予測をどの程度変化させるか？
• RQ4 スフェルミオンおよびチアリンゴ/ニュートラリノ2ループ図のパラメータ依存性にどのような相違があり、その素粒子物理学的意味は何か？
• RQ5 これらの2ループ寄与が、実験と標準模型予測との間の2–3σの乖離の解釈にどのような影響を与えるか？

主な発見

• M_h > 150 GeVの制約を適用すると、2ループスフェルミオンループ寄与の最大値は15×10⁻¹⁰を超えるが、約5×10⁻¹⁰にまで低下する。
• Δρ、BR(Bs→μ⁺μ⁻)、BR(B→Xsγ)の追加制約により、さらに最大スフェルミオンループ寄与は減少する。
• μ > 0、tanβ = 50、M_SUSY = 100 GeVの場合、チアリンゴ/ニュートラリノ2ループ寄与は最大11×10⁻¹⁰に達する。この寄与は(tanβ/50) × sign(μ) / (M_SUSY/100 GeV)²に比例する。
• スミューオンおよびスニュートリノ質量が大きい（1 TeV）場合、2ループチアリンゴ/ニュートラリノ寄与が1ループ寄与を上回り、μ–M₂平面における1σおよび2σの領域が変化する。
• 2ループ寄与は、1ループ寄与が抑制される領域において、(g-2)μ乖離の解釈を変える可能性があり、許容されるパラメータ空間をシフトさせる。
• 未解決の2ループ図として、スミューオンまたはスニュートリノ交換を伴う1ループ図の修正が残っており、MSSMの完全な1ループ正則化が必要となる。