[論文レビュー] The Higgs sector of the NMFV MSSM at the ILC

Miguel Arana‐Catania, S. Heinemeyer+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、非最小フラバー非保存 MSSM (NMFV-MSSM) における軽いヒッグスボソン質量の1ループ補正を検討し、トップ squark セクターにおけるフラバー混合に注目する。$δ^{LR}_{ct}$ および $δ^{RL}_{ct}$ からの補正は最大で数十GeVに達する可能性があり、これは ILC の 50 MeV の精度よりも桁違いに大きい。このため、将来のコライダーにおけるヒッグス質量測定およびフラバー・パラメータ制約において極めて重要である。

ABSTRACT

We calculate the one-loop corrections to the Higgs boson masses within the context of the MSSM with Non-Minimal Flavor Violation in the squark sector. We take into account all the relevant restrictions from BR(B -> X_s gamma), BR(B_s -> mu^+ mu^-) and ΔM_{B_s}. We find sizable corrections to the lightest Higgs boson mass that are considerably larger than the expected ILC precision for acceptable values of the mixing parameters deltas. We find delta^{LR}_{ct} and delta^{RL}_{ct} specially relevant, mainly at low tan beta.

研究の動機と目的

• 非最小フラバー非保存 (NMFV) が MSSM のヒッグスボソン質量に与える影響を評価すること。
• きびしい $B$-物理学の制約を満たしつつ、軽いヒッグス質量 $m_h$ に顕著な放射修正が生じるかを特定すること。
• $\delta^{XY}_{ij}$ パラメータ（特にトップ系におけるもの）が大きなヒッグス質量シフトを生成できるかを評価すること。
• このような補正が国際線形コライダー (ILC) による $m_h$ 測定の精度に与える影響を検討すること。
• 現在の $B$-物理学データから最も強く制約を受けるのはどのフラバー混合パラメータか、また最大のヒッグス質量補正をもたらすのはどれかを同定すること。

提案手法

• スクォーク質量行列における次元なしのフラバー混合パラメータ $\delta^{XY}_{ij}$ でパrameter化された NMFV-MSSM におけるヒッグスボソン質量の1ループ補正を計算する。
• 実験的 $B$-物理学観測量（$\text{BR}(B\to X_s\gamma)$、$\text{BR}(B_s\to\mu^+\mu^-)$、$\Delta M_{B_s}$）からの制約を適用し、現在の実験値および標準模型予測値を用いる。
• 2つのベンチマーク点（SPS2：中程度のスパーティクル質量、VHeavyS：非常に重いスパーティクル、ヒッグス質量が 120 GeV）を用いた制約付き MSSM（CMSSM）フレームワークを採用する。
• 許容領域とそれに対応する $\Delta m_h$ 補正をマップするために、$\delta^{XY}_{ij}$ パラメータのペア（例：$\delta^{LL}_{23}$ と $\delta^{LR}_{ct}$）について2次元スキャンを実施する。
• $B$-物理学制約に基づき、許容領域（白色）と非許容領域（色付き）を区別するための色分け図を用いる。
• ILC の予想される精度 50 MeV と比較して $\Delta m_h$ 補正の大きさを評価し、検出可能性および素粒子物理学的意義を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $B$-物理学制約のもとで、特にトップ スクォークのフラバー混合に起因する NMFV-MSSM における1ループヒッグス質量補正の大きさはどの程度か？
• RQ2 トップ系におけるどのフラバー混合パラメータ $\delta^{XY}_{ij}$ が $B$-物理学データと整合しつつも最大のヒッグス質量補正をもたらすか？
• RQ3 トップおよびボトム系における他の $\delta^{XY}_{ij}$ パラメータと比較して、$\delta^{LR}_{ct}$ および $\delta^{RL}_{ct}$ からの補正はどの程度か？
• RQ4 ヒッグス質量補正が ILC の予想される 50 MeV の精度をどの程度超えるか、そしてその結果、NMFV-MSSM におけるヒッグス物理学にどのような影響を及えるか？
• RQ5 ヒッグス質量補正の大きさと符号に $\tan\beta$ の値がどのように影響を与えるか？

主な発見

• NMFV-MSSM における最大のヒッグス質量補正は $\delta^{LR}_{ct}$ および $\delta^{RL}_{ct}$ に起因し、VHeavyS のシナリオで $\delta^{LR}_{ct} \approx \pm 0.3$ の場合、補正は最大で -60 GeV に達する。
• $\delta^{RR}_{ct}$ の補正は負であり、最大で -4 GeV に達する。一方、$\delta^{LL}_{23}$ と $\delta^{RR}_{ct}$ が併存する SPS5 ポイントでは、補正が最大で -50 GeV に達する。
• $\delta^{LR}_{ct}$ および $\delta^{RL}_{ct}$ からの補正は、特に $\tan\beta$ が低い場合に顕著で、$\tan\beta = 5$ の VHeavyS シナリオで最大の効果が観察される。
• B-物理学制約に準拠しているにもかかわらず、$\delta^{RR}_{ct}$ は他のパラメータよりも制約が弱く、補正の大きさもやや小さい。
• ダウン型スクォーク系のパラメータ（$\delta^{XY}_{sb}$）は $B$-物理学データによってきびしく制約を受けており、ヒッグス質量補正はほとんど無視できる。
• ヒッグス質量補正の大きさ（最大で数十GeV）は、ILC の予想精度 50 MeV を最大で 1,200 倍も上回り、素粒子物理学的意義が極めて高い。