[논문 리뷰] CP violation in charged Higgs boson decays

Ekaterina Christova, H. Eberl외 1명|ArXiv.org|2008. 12. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 복소 MSSM 내에서의 복소 쿠르티스-양성자 붕괴에서 CP 위반 붕괴율 비대칭성을 조사한다. 주요 붕괴 모드로는 $H^\pm \to tb$, $H^\pm \to \nu\tau$, $H^\pm \to W^\pm h^0$ 를 다룬다. 1-루프 SUSY 보정과 복소 삼중항 상호작용 계수 및 가우지노 질량을 고려하여, $H^\pm \to tb$ 비대칭성은 최대 20%에 이르며, 이는 주로 $A_t$ 위상에 가장 민감하다. 반면 $H^\pm \to W^\pm h^0$ 비대칭성은 최대 2%에 이르며, $A_\tau$ 및 $M_1$ 위상에 의존한다.

ABSTRACT

CP violation in H^\pm decays into the three possible decay modes into ordinary particles, 1) H^\pm o tb, 2) H^\pm o ντand 3) H^\pm o W^\pm h^0 is considered. Analytic expressions and numerical results for the CP violating decay rate asymmetries in the MSSM are obtained. Increasing anβthe asymmetries for the fermionic decays, H^\pm o tb and H^\pm o ντ, decrease and it increases for H^\pm o W^\pm h^0. The asymmetry of H^\pm o tb is most sensitive to the phase of $A_t and can go up to 20%, the asymmetries of 2) and 3) depend mainly on the phases of A_τand M_1. The asymmetry of 2) is smaller than 0.5% and of 3) can reach up to 2%.

연구 동기 및 목표

• 복소 MSSM 내에서의 양성자 붕괴에서의 CP 위반 붕괴율 비대칭성을 연구하기 위해.
• $H^\pm \to tb$, $H^\pm \to \nu\tau$, $H^\pm \to W^\pm h^0$ 붕괴에서 CP 비대칭성에 기여하는 주요 SUSY 루프 기여를 규명하기 위해.
• 비대칭성의 MSSM 매개변수, 특히 $A_t$, $A_\tau$, $A_b$, $M_1$ 위상과 $\tan\beta$에 대한 의존성을 결정하기 위해.
• ILC 또는 CLIC와 같은 향후 충돌기에서 이러한 비대칭성이 관측 가능한지 평가하기 위해, 붕괴율과 루미노사티 계측 조건을 고려하여 분석하기 위해.

제안 방법

• 스톱, 스바텀, 글루아이노를 포함한 루프 진동자와 관련된 $H^\pm tb$ 점의 1-루프 보정을 해석적으로 계산하기 위해.
• 루프 적분의 흡수 부분을 이용하여 CP가 역인 비대칭성 $\delta^{CP}_f = \left[\Gamma(H^+ \to f) - \Gamma(H^- \to \bar{f})\right] / \left[\Gamma(H^+ \to f) + \Gamma(H^- \to \bar{f})\right]$ 를 유도하기 위해.
• 고정된 SUSY 스펙트럼 매개변수를 사용하여 SUSY 입자 기여에 대한 $\delta Y^{CP}$ 해석식을 수치적으로 평가하기 위해.
• 가우지노 질량에 대해 GUT 관계($|M_1| = \frac{5}{3}\tan\theta_W |M_2|$)를 사용하면서도 $\phi_1$ 가 0이 아닐 수 있도록 허용하기 위해.
• $H^\pm \to \nu\tau$ 및 $H^\pm \to W^\pm h^0$ 붕괴를 별도로 분석하여, $\tilde{\tau}$, $\tilde{\nu}$, $\tilde{\chi}^\pm$, $\tilde{\chi}^0$ 루프의 기여에 집중하기 위해.
• $m_{H^\pm}$, $\tan\beta$, 위상 등 다양한 범위에서 붕괴율과 비대칭성을 평가하여 최대 비대칭성을 보이는 매개변수 영역을 규명하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MSSM 내에서 $H^\pm \to tb$ 붕괴에서 CP 위반 붕괴율 비대칭성 $\delta^{CP}_{tb}$ 의 크기와 매개변수 의존성은 어떠한가?
• RQ2 $A_\tau$ 및 $M_1$ 위상은 $H^\pm \to \nu\tau$ 붕괴에서 비대칭성 $\delta^{CP}_{\nu\tau}$ 에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 $H^\pm \to W^\pm h^0$ 붕괴에서 $\delta^{CP}_{Wh^0}$ 의 크기와 민감도는 어떠한가? 그리고 주요 SUSY 루프는 무엇인가?
• RQ4 이러한 비대칭성은 ILC 또는 CLIC와 같은 향후 충돌기에서 관측 가능한가? 필요한 루미노사티는 얼마인가?
• RQ5 $\tan\beta$ 는 세 붕괴 모드에서 CP 비대칭성의 억제 또는 증폭에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• $H^\pm \to tb$ 붕괴에서 CP 비대칭성 $\delta^{CP}_{tb}$ 는 복소 $A_t$ 위상 조건에서 최대 20%에 이르며, 이는 $\phi_{A_t}$ 에 가장 민감하고, $\phi_{A_b}$ 에는 거의 의존하지 않는다.
• $H^\pm \to \nu\tau$ 붕괴에서 비대칭성 $\delta^{CP}_{\nu\tau}$ 는 0.5% 이하에 머물며, 주로 $A_\tau$ 및 $M_1$ 위상에 의존하며, $\phi_{A_\tau}$ 와 $\phi_{M_1}$ 에 대해 반대 부호의 의존성을 보인다.
• $H^\pm \to W^\pm h^0$ 붕괴에서 비대칭성 $\delta^{CP}_{Wh^0}$ 는 $m_{H^\pm}$ 와 $\tan\beta$ 가 작을 경우 최대 2%에 이르며, $\phi_{A_\tau}$ 와 $\phi_{M_1}$ 에 민감하다.
• $\delta^{CP}_{tb}$ 에 대한 주요 루프 기여는 $\tilde{t}\tilde{b}$ 자기에너지와 $\tilde{g}\tilde{t}\tilde{b}$ 정점 보정에서 비롯되며, $\tilde{\chi}^\pm$, $\tilde{\chi}^0$, $\tilde{\tau}$ 의 기여는 무시할 수 있다.
• $H^\pm \to W^\pm h^0$ 붕괴에서 $m_{H^\pm} < 300$ GeV 일 경우 $\tilde{\nu}$ 및 $\tilde{\tau}$ 루프가 지배적이며, 높은 $m_{H^\pm}$ 에서는 $\tilde{\chi}^\pm$ 및 $\tilde{\chi}^0$ 루프가 지배적이다.
• $H^+ \to W^+h^0$ 붕괴율은 최대 10%에 이르며, $tb$ 임계값 이하에서는 $H^+ \to \nu\tau^+$ 가 지배적이므로, $\delta^{CP}_{\nu\tau}$ 의 관측 가능성에 영향을 미친다.