[論文レビュー] When Are Radiative Corrections Important in the Minimal Supersymmetric Model?

Howard E. Haber|ArXiv.org|May 12, 1993

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、放射修正が最小超対称モデル（MSSM）に顕著に影響を与える状況、特に精度電弱観測量において、いつ影響を及ぼすかを調査している。一般的に超対称的寄与は $ m_Z^2/M_{\text{SUSY}}^2 $ で抑制されるが、トップクォークの質量増幅効果により、$ b \to s\gamma $ やMSSMのヒッグス・セクターにおいて大きな修正が生じ、木レベルの関係からずれることを示している。

ABSTRACT

Precision electroweak measurements at LEP currently check the validity of the Standard Model to about one part in a thousand. Any successful model of physics beyond the Standard Model must be consistent with these observations. The impact of radiative corrections on the Minimal Supersymmetric Model (MSSM) is considered. The influence of supersymmetric particles on precision electroweak measurements is generally negligible since radiative corrections mediated by supersymmetric particles are suppressed by a factor of order $m_Z^2/M_{ m SUSY}^2$ (where $M_{ m SUSY}$ is the scale characterizing the scale of supersymmetric particle masses). However, there are a few pertinent exceptions. For example, the radiative corrections to the rare decay $b o sγ$ from charged Higgs and supersymmetric particle exchange can be of the same order as the Standard Model contribution. Large radiative corrections also lead to modifications of MSSM tree-level (natural) relations. The largest corrections of this type occur in the MSSM Higgs sector and are enhanced by powers of the top quark mass. The consequences of the radiatively corrected MSSM Higgs sector are briefly discussed.

研究の動機と目的

• 精度電弱測定の文脈において、最小超対称モデル（MSSM）における放射修正の重要性を評価すること。
• 超対称粒子の寄与が抑制されず、標準模型の寄与と同等またはそれを上回る可能性がある特定の過程を同定すること。
• 放射修正がMSSMのヒッグス・セクターにおいて木レベルの関係をどのように変更するかを調査すること。
• トップクォーク質量の増幅効果がMSSMヒッグス・セクターにおける放射修正に与える影響を分析すること。
• 放射修正を考慮した場合、MSSMがLEPの精度電弱データと整合するかを評価すること。

提案手法

• 有効場理論的手法と1ループ計算を用いてMSSMにおける放射修正を分析する。
• 一般の超対称的寄与が精度電弱観測量に与える抑制因子 $ m_Z^2/M_{\text{SUSY}}^2 $ を評価する。
• チャージド・ヒッグスおよびチラーモン/スネトロンの交換による稀な崩壊 $ b \to s\gamma $ の1ループ寄与を計算する。
• 大きなトップクォークヤクビ・カップリングのおかげでMSSMヒッグス・セクターに増幅が生じ、顕著な放射修正が発生することを特定する。
• 放射修正を加味したヒッグス粒子の質量と結合定数を木レベルの期待値と比較し、自然な関係からのずれを強調する。
• 有効ラグランジアンアプローチを用いて、超対称粒子からの量子修正を体系的に含める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおける放射修正が、標準模型の予測から顕著にずれる過程は何か？
• RQ2 超対称粒子は稀な崩壊 $ b \to s\gamma $ にどのように影響を与え、その寄与が標準模型の振幅と同等になる可能性はあるか？
• RQ3 MSSMヒッグス・セクターにおける木レベルの関係が、放射修正によってどの程度変更されるか？
• RQ4 なぜMSSMヒッグス・セクターにおける放射修正が増幅され、トップクォーク質量はその役割を果たすのか？
• RQ5 精度電弱測定は、MSSMにおける放射修正の大きさと構造をどの程度制約するか？

主な発見

• チャージド・ヒッグスおよび超対称粒子からの $ b \to s\gamma $ への放射修正は、標準模型の寄与と同程度の大きさを示し、物性論的に有意義である。
• MSSMヒッグス・セクターは、トップクォーク質量のべき乗によって増幅される最も顕著な放射修正を示し、木レベルの関係から顕著にずれる。
• 精度電弱観測量における超対称的寄与は一般的に $ m_Z^2/M_{\text{SUSY}}^2 $ で抑制されるが、特定の過程ではこの抑制が解け、寄与が顕著になる。
• トップクォークヤクビ・カップリングは、特にCP奇・CP偶のヒッグス粒子間の質量差に顕著な放射修正を増幅させる。
• MSSMヒッグス・セクターにおける放射修正は、最も軽いヒッグス粒子の質量に顕著なシフトを引き起こし、その物性論的性質と検出可能性に影響を与える。
• 本論文は、一般に放射修正は小さいが、$ b \to s\gamma $ やヒッグス・セクターのような重要な過程では、実験データとの整合性を保つために放射修正の精密な取り扱いが不可欠であると結論づけている。