[論文レビュー] Two-Loop Contributions of the Order $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ to the Masses of the Higgs Bosons in the CP-Violating NMSSM

Margarete Mühlleitner, Dao Thi Nhung+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 12

ひとこと要約

この論文は、CP対称性を破る次に最小の超対称標準模型（NMSSM）におけるヒッグス粒子質量に対する2ループO(αtαs)補正を、混合DR-オンシェル renormalization スキームを用いて計算している。これらの補正により、1ループ結果と比較して理論的不確実性が5–10%低減され、標準模型を超えるヒッグス系の素粒子物理学的現象解釈における質量予測精度が著しく向上する。

ABSTRACT

We provide the two-loop corrections to the Higgs boson masses of the CP-violating NMSSM in the Feynman diagrammatic approach with vanishing external momentum at ${\cal O} (\alpha_t \alpha_s)$. The adopted renormalization scheme is a mixture between $\overline{ ext{DR}}$ and on-shell conditions. Additionally, the renormalization of the top/stop sector is provided both for the $\overline{ ext{DR}}$ and the on-shell scheme. The calculation is performed in the gaugeless limit. We find that the two-loop corrections compared to the one-loop corrections are of the order of 5-10\%, depending on the top/stop renormalization scheme. The theoretical error on the Higgs boson masses is reduced due to the inclusion of these higher order corrections.

研究の動機と目的

• CP対称性を破るNMSSMにおけるヒッグス粒子質量に対する2ループO(αtαs)補正を計算すること。
• 高次の量子補正を組み込むことで、ヒッグス質量予測の理論的精度を向上させること。
• 特にLHCの観測データ解釈に関連する、NMSSMのヒッグス系における理論的不確実性を低減すること。
• トップ/ストップ系のパラメータとヒッグス系のパラメータを統合する、DRとオンシェルスキームを組み合わせた一貫性のあるrenormalizationフレームワークを提供すること。
• 拡張されたヒッグス系とCP対称性の破れを含むモデルにおける正確なヒッグス質量スペクトル計算を支援すること。

提案手法

• 2ループ自己エネルギー図の外部運動量をゼロとして扱うフェルミオン図式的手法を用いる。
• 混合renormalizationスキームを適用：ゲージおよびヤコビ結合定数にはDR、物理的質量および波動関数にはオンシェル条件を用いる。
• 2ループ振幅構造を単純化するため、ゲージ結合を無視する極限（gaugeless limit）で計算を行う。
• 発散部を除き、有限寄与のみを抽出することで、中性ヒッグス粒子の2ループレベルでのカウンターテルム質量行列を導出する。
• トップクォーク質量の2ループrenormalization群の発展を用い、MtからSUSYスケールまでをカバーする。
• 標準的な次元正則化（D = 4 − 2ε）を用いたスカラーおよびテンソル2点関数（A0, B0, B1）に依存する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CP対称性を破るNMSSMにおける2ループO(αtαs)補正の大きさと構造は何か？
• RQ2 これらの補正は、1ループ結果と比較してヒッグス質量予測における理論的不確実性にどのように影響するか？
• RQ3 renormalizationスキームの選択（DR対オンシェル）が、計算されたヒッグス質量シフトに与える影響は何か？
• RQ4 ヒッグス系およびストップ系におけるCP対称性の破れ位相が、2ループ補正に与える影響は何か？
• RQ5 これらの補正は、観測された125–126 GeVのヒッグス粒子と整合するNMSSMのヒッグス質量スペクトルの整合性をどの程度向上させるか？

主な発見

• CP対称性を破るNMSSMにおける2ループO(αtαs)補正は、トップ/ストップのrenormalizationスキームに依存して、1ループ寄与に対して5–10%のオーダーである。
• これらの高次の補正を組み込むことで、ヒッグス質量予測における理論的不確実性が低減される。
• 混合DR-オンシェルrenormalizationスキームにより、ヒッグス自己エネルギーとカウンターテルム寄与の間の一貫性が保証される。
• 中性ヒッグス系における2ループカウンターテルム質量行列の有限部が明示的に導出され、λ、tanβ、およびストップ混合パラメータからの寄与を含む。
• ゲージ結合を無視する極限で補正が計算されており、ヒッグス質量シフトに必要な物理的構造を保持しつつ、振幅構造を単純化している。
• これらの結果は、特に軽いストップを含む状況やCP対称性の破れ位相がある状況における、NMSSMにおける高精度ヒッグス素粒子物理学に不可欠である。