[논문 리뷰] Electroweak radiative corrections to sfermion decays

Jaume Guasch, W. Hollik외 1명|ArXiv.org|2003. 07. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 MSSM에서 스퍼미온이 카이니안 및 뉴트랄리오에 붕괴하는 전반적인 1-루프 양자전자역학 보정을 계산하며, 무거운 스퀘어크가 기여하는 비탈리성 효과가 e⁺e⁻ 선형 충돌기에서 스레프톤 관측량에 상당한 영향을 미친다는 것을 보여준다. 정확한 예측을 위해서는 정밀 측정이 필요하지 않더라도, 특히 $A_t$와 질량 척도와 같은 스퀘어크 섹터의 지식이 필요하다.

ABSTRACT

We analyze the partial decay widths of sfermions decaying into charginos and neutralinos $Γ( ilde{f} -> f'χ)$ at the one-loop level, including the electroweak and strong corrections. We present the renormalization framework, and discuss the value of the corrections. Since these corrections show non-decoupling effects, we analyze the radiative effects induced by a heavy squark sector into the lepton-slepton-chargino/neutralino couplings. We conclude that some knowledge of the heavy sector is needed in order to provide a sufficiently precise prediction for slepton observables at an $e^+e^-$ Linear Collider.

연구 동기 및 목표

• MSSM에서 스퍼미온이 카이니안 및 뉴트랄리오로 붕괴하는 전반적인 1-루프 양자전자역학 보정을 계산하는 것.
• 스퍼미온, 카이니언/뉴트랄리오, 힉스 섹터를 포함한 전체 MSSM에 대해 일관된 온셸프 재규격화 프레임워크를 수립하는 것.
• 무거운 스퀘어크에서 기인하는 비탈리성 효과가 e⁺e⁻ 선형 충돌기에서 스레프톤 결합 관측량에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 스레프톤 붕괴 예측에서 백분율 수준 이하의 정밀도를 확보하기 위해 스퀘어크 섹터(예: $A_t$, 스퀘어크 질량)에 대한 지식의 정밀도가 어느 정도 필요한지 결정하는 것.
• 카이니언/뉴트랄리오 섹터에서 효과적인 결합 행렬이 전체 1-루프 계산 없이도 주요 반사 보정을 포괄할 수 있음을 보여주는 것.

제안 방법

• 측정된 물리적 질량과 혼합 각도를 입력 파rameter로 사용하는 MSSM에 대해 온셸프 재규격화 체계를 채택하는 것.
• 바텀-스쿼크와 토프-스쿼크 질량 및 혼합 각도에 대해 온셸프 조건을 적용하여 질량 분리와 $\tan\beta$로부터 삼중항 결합 $A_{b,t}$를 유도하는 것.
• 물리적 질량($M_1, M_2, M_1^0$)에 대한 반항항 조건을 적용하여 $\delta M$, $\delta M'$, $\delta \mu$를 결정함으로써 카이니언/뉴트랄리오 섹터에 온셸프 재규격화를 적용하는 것.
• 외부 파동함수 혼합 항 $\mathcal{Z}^{0\beta\alpha}_{\{L,R\}}$ 및 $\mathcal{Z}^{-ij}_{\{L,R\}}$를 포함하여 1-루프 자기에너지에서의 비대칭 혼합을 고려하는 것.
• 효과적인 결합 행렬 형식을 사용하여 혼합 행렬의 변화와 붕괴 폭의 상대적 보정 간의 관계를 설정: $\delta\Gamma/\Gamma \propto \Delta U_{11}/U_{11}$ 등.
• SPS 1a 기준점(1 TeV 스퀘어크 질량)을 사용하여 $A_t$, $A_b$, 스퀘어크 질량 척도에 따른 보정의 수치 분석을 수행하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1-루프 양자전자역학 보정은 MSSM에서 카이니언 및 뉴트랄리오로 붕괴하는 스퍼미온의 부분 붕괴 폭에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 무거운 스퀘어크에서 기인하는 비탈리성 효과는 e⁺e⁻ 선형 충돌기에서 스레프톤 붕괴 관측량의 정밀도에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ3 스레프톤 붕괴 폭을 백분율 수준 이하의 정밀도로 예측하기 위해 스퀘어크 섹터(예: $A_t$, 스퀘어크 질량)에 대해 어느 정도의 지식이 필요한가?
• RQ4 카이니언/뉴트랄리오 섹터에서 효과적인 결합 행렬은 전체 1-루프 계산 없이도 주요 반사 보정을 포괄할 수 있는가?
• RQ5 보정은 토프-스쿼크 삼중항 결합 $A_t$와 스퀘어크 질량 척도의 변화에 대해 어느 정도 민감한가?

주요 결과

• 스퍼미온 붕괴에 대한 양자전자역학 보정은 QCD 보정과 비슷한 크기이며, 정밀도 예측을 위해서는 이 둘을 동시에 고려해야 한다.
• 비탈리성 효과는 초대칭 입자 간 및 입자와 그 수반 입자 간 질량 분리로 인해 발생하며, 가장 큰 초대칭 질량 척도에 따라 로그 증폭된다.
• 카이니언 효과적 결합 행렬의 변화는 스레프톤 붕괴에서 최대 5%, 토프-스쿼크 유도 보정에서 최대 4%에 이르며, 주로 힉스ино 성분에 영향을 미친다.
• 보정은 제3세대 스퍼미온($\tilde{t}, \tilde{b}, \tilde{\tau}$)에서 가장 두드러지며, 제1 및 제2세대 스퍼미온에는 거의 영향을 미치지 않는다.
• 스쿼크 질량 척도와 $A_t$의 부호에 대한 대략적인 지식만으로도 정확한 예측이 가능하며, $A_t$의 고정밀 측정이 필수적인 것은 아니다.
• 카이니언/뉴트랄리오 질량에서 추출한 혼합 행렬과 결합 분석에서 추출한 혼합 행렬 간의 유한한 차이를 이용하여 선형 충돌기 데이터에서 효과적인 반사 보정을 추출할 수 있다.