[論文レビュー] The MSSM Higgs sector and B-Bbar mixing for large tan(beta)

Stéphanie Trine|ArXiv.org|Oct 26, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、大きな $\tan\beta$ を持つ MSSM における $B_d$ および $B_s$ 混合におけるヒッグス媒介寄与を体系的に分析し、スピン統計的補正がヒッグス自己相互作用に与える影響が $\Delta M_q$ と $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ の間の相関を変える可能性があることを示している。しかし、現在の $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ の実験的制限により、特に $M_A > 200\,\text{GeV}$ の場合、パラメータ空間の大部分において $\Delta M_q$ に対する顕著なヒッグス媒介効果は除外されている。

ABSTRACT

A systematic analysis of Higgs-mediated contributions to the Bd and Bs mass differences is presented in the MSSM with large values of tan(beta). In particular, supersymmetric corrections to Higgs self-interactions are seen to modify the correlation between Delta Mq and BR(Bq --> mu+ mu-) for light Higgses. The present experimental upper bound on BR(Bs --> mu+ mu-) is nevertheless still sufficient to exclude noticeable Higgs-mediated effects on the mass differences in most of the parameter space.

研究の動機と目的

• 大 $\tan\beta$ の MSSM における $\Delta M_q$ の主要な $LR$ 型振幅とは別に、部分的に小さいヒッグス媒介寄与を体系的に特定および計算すること。
• スピン統計的補正がヒッグス自己結合に与える影響が、$\Delta M_q$ と $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ の間の期待される相関を変える可能性があるかどうかを評価すること。
• 特に $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ の現在の実験的制限を踏まえて、$\Delta M_q$ における観測可能なヒッグス媒介効果の妥当性を特定すること。
• $F_{B_q}$ や $V_{tq}$ の不確実性を考慮した大 $\tan\beta$ 範囲における MSSM の高精度テストにおいて、$\Delta M_q$ が正規化ツールとして果たす役割を明確にすること。

提案手法

• MFV-MSSM におけるヒッグス媒介 $B$-混合振幅の体系的1ループ解析を実施し、主要な $\Delta M_q^{RR}$ 項に対して1つの因子で抑制された寄与に注目する。
• 特に、スクアーキューブとヒッグスジノのループによって誘導される $U(1)_{PQ}$-破れの $(H_u \cdot H_d)^2$ カップリングを通じて、ヒッグス自己相互作用に対する SUSY 補正の役割を特定および計算する。
• Peccei-Quinn 対称性の極限（$v_d \to 0$）を用いて、$RR$ 型振幅におけるキャンセレーションと、$LR$ 型寄与が支配的になるメカニズムを理解する。
• 有効場理論の手法を用いて、$B_q$ 混合の有効ハミルトニアンを計算し、$LR$ および $RR$ 型寄与を含め、それらの干渉を評価する。
• $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ および $\mathcal{B}(B_d\to\mu^+\mu^-)$ の実験的制限を適用して、パラメータ空間を制限する。
• 数値的ベンチマーク点（$t_\beta = 40$, $M_{\tilde{g}} = \mu = 1500\,\text{GeV}$ および他の TeV スケールの SUSY 質量）を用いて、$\Delta M_q$ と $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ の間の相互作用を説明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大 $\tan\beta$ の MSSM において、ヒッグス自己結合に対するスピン統計的補正が $\Delta M_q$ と $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ の間の相関を顕著に変える可能性があるか？
• RQ2 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ の現在の実験的制限にもかかわらず、MSSM パラメータ空間のどこかの領域で $\Delta M_q$ に対するヒッグス媒介寄与が依然として観測可能である領域があるか？
• RQ3 樹形レベルで消える $RR$ 型寄与が、ループ補正を含めた場合に $\Delta M_q$-$\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 相関にどのように影響を与えるか？
• RQ4 大 $\tan\beta$ の状況において、$\Delta M_q$ が $F_{B_q}$ や $V_{tq}$ の不確実性を低減するための正規化因子としてどれほど有効に使えるか？
• RQ5 $B_s\to\mu^+\mu^-$ の分岐比と $\Delta M_s$ の相互作用から、特に $M_A < 200\,\text{GeV}$ の軽いヒッグス粒子質量に課せられる制限は何か？

主な発見

• $\Delta M_q$ における $RR$ 型ヒッグス媒介寄与は、$1/2$ の因子と小さな $P_{1}^{SLL}$ 頂点因子によって抑制されており、$LR$ 型振幅に比べて部分的である。
• $M_A > 200\,\text{GeV}$ の場合、標準的な $LR$ 型寄与を超えて顕著な新しいヒッグス媒介効果は検出されなかった。
• スピン統計的補正によるヒッグス自己結合の変更は、特に $M_A < 200\,\text{GeV}$ の領域で $\Delta M_q$-$\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 相関を中程度に変える可能性がある。
• 現在の $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ の実験的上限は、大 $\tan\beta$ および TeV スケールの SUSY を持つ MSSM パラメータ空間の（実用的に）すべての領域で、$\Delta M_q$ に対する顕著なヒッグス媒介効果を排除するのに十分である。
• 非可視な効果は、非常に軽い $A$ ボソンと大きな $\mu$ および $a$-項を持つ微調整された領域でのみ可能であるが、これらは $B\to\tau\nu$ の分岐比測定によって好ましくない。
• 大 $\tan\beta$ における MSSM 探査のための $B_q\to\mu^+\mu^-$ 衰えに際して、$F_{B_q}$ や $V_{tq}$ の不確実性を低減するための正規化ツールとして、$\Delta M_q$ の正確な測定が価値あるものである。