[논문 리뷰] Bounds on flavour violating parameters in supersymmetry

Thomas Besmer, C. Greub외 1명|arXiv (Cornell University)|2001. 05. 28.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 75

한 줄 요약

이 논문은 제약이 없는 MSSM에서 희귀 B→Xₛγ 붕괴에 대한 맛 위반 기여를 모델에 종속되지 않고 주로 로그 항을 포함한 QCD 분석하여, 글루아ино, 카린오, 뉴트랄리노, 그리고 양성자 힉스 보손의 기여를 포함하고 간섭 효과를 완전히 고려한다. 이는 대부분의 매개변수 공간에서 두 가지 특정한 내림 제곱자기 질량 행렬 원소 조합이 강하게 제약됨을 밝혀낸다. 이는 제곱자기 질량 행렬의 기하학적 구조에 대해 약한 가정을 두더라도 성립한다.

ABSTRACT

We investigate the constraints on the flavour violating parameters from the decay B --> X_s gamma, taking into account the interplay of the various sources of flavour violation in the unconstrained MSSM. We present a systematic leading logarithmic QCD analysis of these model-independent constraints, including contributions from gluinos, neutralinos, charginos, charged Higgs bosons and interferences between them. We show that two simple combinations of elements of the down squark mass matrix are stringently bounded over large parts of the parameter space where only weak assumptions on the hierarchical structure of the squark mass matrices are made. We also briefly analyse up to which values SUSY contributions, compatible with B --> X_s gamma, can enhance the Wilson coefficient C_8(m_W), which plays an important role in the phenomenology of charmless hadronic B decays.

연구 동기 및 목표

• 희귀 붕괴 B→Xₛγ를 이용하여 제약이 없는 MSSM에서 맛 위반 매개변수에 대한 엄격하고 모델에 종속되지 않은 제약를 도출하기 위해.
• 이전 분석을 확장하기 위해 QCD 보정과 모든 관련 SUSY 입자인 글루아ино, 카린오, 뉴트랄리노, 그리고 양성자 힉스 보손의 기여를 포함하기 위해.
• 다양한 맛 위반 기여원 간의 간섭 효과를 고려하여 질량 삽입 근사의 한계를 극복하기 위해.
• 제곱자기 질량 행렬의 계층적 성질에 대해 약한 가정을 두더라도 유효한 강력한 일반적 제약를 내림 제곱자기 질량 행렬 원소에 대해 도출하기 위해.
• 실험적 B→Xₛγ 데이터와 일치하는 범위에서 C₈(m_W)의 최대 가능 증가율을 평가하기 위해. 이는 캄프레임 힉스 붕괴와 관련된다.

제안 방법

• 제약이 없는 MSSM에서 B→Xₛγ 붕괴 진폭에 대한 체계적인 주로 로그 항을 포함한 QCD 계산을 수행한다.
• W 보손, 양성자 힉스 보손, 카린오, 뉴트랄리노, 글루아ино의 기여를 포함하고, 모든 맛 위반 기여원 간의 간섭 항을 완전히 포함한다.
• 비대칭 제곱자기 질량 행렬 원소가 클 경우에도 신뢰할 수 있는 결과를 유지하기 위해 질량 고유상태 형식을 사용하고 질량 삽입 근사를 사용하지 않는다.
• SUSY 입자 질량 비율에 따라 달라지는 함수 F₁(x)에서 F₄(x)를 포함한 Wilson 계수 C₇′(μ_W), C₈′(μ_W), 글루아ино 기여에 의한 계수 C₇b,ₜg, C₈b,ₜg의 해석적 표현을 유도한다.
• 모든 관련 SUSY 기여를 적용하여 총 진폭을 계산하고 소프트-브레이킹 매개변수에 대한 제약를 추출한다.
• tanβ와 다양한 SUSY 입자 질량이 Wilson 계수에 미치는 영향을 분석하며, 특히 C₈(m_W)의 증가율에 집중한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제약이 없는 MSSM의 매개변수 공간에서, 제곱자기 질량 행렬의 계층적 성질에 대해 강한 가정을 두지 않더라도, 어떤 내림 제곱자기 질량 행렬 원소 조합이 강하게 제약됨을 보장하는가?
• RQ2 글루아ино, 카린오, 뉴트랄리노, 그리고 양성자 힉스 보손 간의 간섭 효과는 B→Xₛγ에서 맛 위반 매개변수에 대한 제약에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 SUSY 기여는 실험적 B→Xₛγ 데이터와 일치하는 범위에서 Wilson 계수 C₈(m_W)를 어느 정도까지 증가시킬 수 있는가?
• RQ4 QCD 보정과 모든 SUSY 기여의 포함은 이전에 글루아ино 기여나 질량 삽입 근사만을 사용한 결과보다 어떻게 제약을 정교화하는가?
• RQ5 이러한 제약는 특정 매개화 메커니즘(예: mSUGRA, 게이지 매개화, 비대칭 매개화)을 통해 초대칭 맛 문제를 해결하는 모델에 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• 내림 제곱자기 질량 행렬의 두 가지 특정 조합이, 제곱자기 질량 행렬의 계층적 성질에 대해 약한 가정을 두더라도, 매개변수 공간의 대부분에서 강하게 제약됨을 발견하였다.
• 글루아ино, 카린오, 뉴트랄리노, 양성자 힉스 보손 간의 간섭 효과를 포함함으로써, 단일 기여원 근사에서 도출된 것보다 더 강력하고 신뢰할 수 있는 제약를 얻을 수 있었다.
• 글루아ино 기여는 여전히 Wilson 계수 C₈(m_W)에 대한 제약의 주요 기여원이지만, 카린오와 뉴트랄리노의 기여는 매개변수 공간의 특정 영역에서 계수를 최대 2배까지 증가시킬 수 있다.
• 양성자 힉스 보손의 Wilson 계수 기여는 mₛ/mₜ에 의해 억제되지만 tan²β에 의해 증폭될 수 있어, 큰 tanβ 영역에서는 무시할 수 없는 기여를 한다.
• 이 분석은 비대칭 제곱자기 질량 행렬 원소가 작지 않은 경우, 질량 고유상태 형식이 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해 필수적임을 보여주며, 이러한 영역에서는 표준 질량 삽입 근사가 무효화됨을 시사한다.
• 내림 제곱자기 질량 행렬 원소에 대한 제약는 다른 소프트-브레이킹 매개변수의 특정 값에 크게 의존하지 않으며, 제약이 없는 MSSM 매개변수 공간의 일반적 특성임을 나타낸다.