[논문 리뷰] Consistent Higher-Order Corrections to Stop_i -> Sbottom_j H^+ in the Complex MSSM

S. Heinemeyer, Heidi Rzehak외 1명|arXiv (Cornell University)|2010. 12. 21.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 5인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 복소 MSSM의 바텀 스퀘어크 섹터에 대해 일관된 1차 교정 계획을 제안하며, ˜t₂ → ˜b₁H⁺ 붕괴 과정의 고차 교정에서 문제가 되는 발산을 다룹니다. 하이브리드 'mb, Ab DR' 계획을 사용하여 MSSM 매개변수 공간 전반에서 수치적으로 안정된 결과를 도출하였으며, 고차 교정은 25% 이하를 유지하고, 최대 스퀘어크 믹싱 영역 근처에만 좁은 불안정 영역이 존재합니다.

ABSTRACT

We review an analysis of a consistent renormalization of the top and bottom quark/squark sector of the MSSM with complex parameters (cMSSM). Various renormalization schemes are defined, analyzed analytically and tested numerically in the decays Stop_2 -> Sbottom_i H^+/W^+ (i = 1,2). No scheme is found that produces numerically acceptable results over all the cMSSM parameter space, where problems occur mostly already for real parameters. Some numerical examples for Gamma(Stop_2 -> Sbottom_1 H^+) in our preferred scheme, "m_b, A_b DRbar" are shown.

연구 동기 및 목표

• 복소 MSSM에서 양성 히iggs 보손을 포함한 스토프 붕괴의 고차 교정에서 발생하는 모순을 해결하기 위해.
• 전체 MSSM 매개변수 공간에서 수치적으로 안정된 바텀 스퀘어크 섹터의 교정 계획을 규명하기 위해.
• 복소 매개변수 존재 시 부분 붕괴 폭 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺)에 대한 교정 계획 선택의 영향을 평가하기 위해.
• LHC에서 SUSY 캐스케이드 붕괴에서의 양성 히iggs 생성에 대한 정밀 예측을 위한 신뢰할 수 있는 프레임워크를 제공하기 위해.
• 해당 교정 계획의 안정성과 물리적 일관성을 분석적 및 수치적 분석을 통해 검증하기 위해.

제안 방법

• 바텀/스퀘이어크 섹터에 대해, 어떤 매개변수가 온셸 또는 DR 계획으로 간주될지를 변화시켜 여섯 가지 다른 교정 계획을 개발하고 비교합니다.
• 톱/스톱 섹터에는 온셸 계획을 적용하고, 바텀/스퀘이어크 섹터에는 하이브리드 계획('mb, Ab DR')을 적용하여 비물리적 보정항 기여를 최소화합니다.
• 단위 행렬을 사용하여 물리적 질량과 믹싱 각도를 질량 행렬 매개변수와 그 보정항에 연결합니다.
• 질량 행렬 및 믹싱 매개변수의 보정항 표현식을 유도하며, 비대칭 믹싱에 대한 δYb를 포함하고, 매개변수 변화에 따른 행동을 분석합니다.
• FeynHiggs 코드를 사용하여 QCD 및 QED 1차 교정을 포함한 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺)의 수치적 평가를 수행합니다.
• 안정성과 민감도 평가를 위해 tanβ, |Ab|, |µ|, ϕAb를 다양하게 설정한 두 가지 벤치마크 시나리오(S1 및 S2)에서 계획을 테스트합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 복소 MSSM에서 바텀 스퀘어크 섹터에 대해 가장 안정적이고 물리적으로 일관된 결과를 얻을 수 있는 교정 계획은 무엇인가요?
• RQ2 다양한 계획에서 큰 보정항 기여가 어떻게 발생하며, 이를 최소화하거나 피할 수 있을까요?
• RQ3 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺)의 1차 교정의 크기와 매개변수 의존성은 어떠한가요?
• RQ4 수치적 불안정성은 어디에서 발생하며, MSSM 매개변수 공간의 특정 영역에 국한되는가요?
• RQ5 비물리적 발산을 피하면서 게이지 불변성과 교정 가능성도 유지하는 일관된 교정 계획을 수립할 수 있을까요?

주요 결과

• 'mb, Ab DR' 계획(RS2)이 가장 안정적이고 선호되는 계획으로 확인되었으며, 최대 스퀘어크 믹싱 영역 근처의 좁은 영역에서만 수치적 문제 발생.
• 'δmb' 또는 'δAb'를 종속 보정항으로 사용하는 다른 계획은 MSSM 매개변수 공간의 상당 부분에서 큰 비물리적 교정 기여를 보입니다.
• Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺)의 1차 교정은 모든 테스트된 매개변수에서 약 25% 이하로 유지되어, 선택된 계획의 양호한 안정성을 시사합니다.
• 입자 임계값과 근접한 디제너레이시 영역에서 붕괴 폭의 스파이크와 딤프가 발생하며, 특히 |U˜b11| ≈ |U˜b12|일 때 RS2 계획에서 δYb의 발산을 나타냅니다.
• δYb의 발산은 매우 좁은 간격에 국한되어 있어 수치적으로 다룰 수 있으며, 정밀 계산에 광범위한 장애물은 아닙니다.
• 결과는 SUSY 캐스케이드 붕괴에서의 양성 히iggs 생성에 대한 신뢰할 수 있는 예측을 위해 일관되고 물리적으로 타당한 교정 계획이 필수적이라는 점을 확인합니다.