[논문 리뷰] FeynHiggs1.2: Hybrid MSbar/on-shell Renormalization for the CP-even Higgs Boson Sector in the MSSM

Mariana Frank, S. Heinemeyer외 2명|ArXiv.org|2002. 02. 16.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 21

한 줄 요약

이 논문은 MSSM의 CP-짝성 힉스 섹터에 대한 재규격화 체계를 향상시킨 FeynHiggs1.2를 제시한다. 이는 A 보손 자기에너지 도함수의 온셸프 재규격화를 하이브리드 $\overline{\mathrm{MS}}$/온셸프 접근법으로 대체하여, 특히 $M_A \approx 2m_t$와 같은 임계점 근처에서 힉스 질량 계산의 안정성을 높인다. 이 변화로 인해 대부분의 MSSM 매개변수 공간에서 가장 가벼운 힉스 보손 질량 $m_h$가 1–2 GeV 증가하지만, 이중 고차 보정은 그대로 유지된다.

ABSTRACT

An updated version is presented of the Fortran code FeynHiggs for the evaluation of the neutral CP-even Higgs sector masses and mixing angles. It differs from the previous version by a modification of the renormalization scheme concerning the treatment of subleading terms at the one-loop level; the two-loop corrections, for which the leading contributions of O(alpha_t alphas) and O(alpha_t^2) are implemented, are not affected by the modified renormalization prescription. Besides stabilizing the Higgs mass calculations and avoiding unphysically large threshold effects, the mass of the lightest MSSM Higgs boson, m_h, is increased by 1-2 GeV for most parts of the MSSM parameter space.

연구 동기 및 목표

• 물리적 임계점 근처에서 MSSM의 힉스 보손 질량 예측의 안정성과 정확도를 향상시키기 위해.
• 이전 버전의 FeynHiggs에서 A 보손 자기에너지 도함수의 온셸프 재규격화로 인해 발생했던 비물리적 임계점 효과를 해결하기 위해.
• 다른 매개변수에 대해 온셸프 조건을 유지하면서 $\tan\beta$와 필드 재규격화 상수 $\delta Z_h, \delta Z_H$에 대해 $\overline{\mathrm{MS}}$를 사용하는 하이브리드 재규격화 체계를 구현하기 위해.
• collider 물리 응용을 위한 가장 가벼운 CP-짝성 힉스 보손 질량 $m_h$의 더 신뢰할 수 있고 일관된 예측을 제공하기 위해.

제안 방법

• 하이브리드 재규격화 체계를 채택: $\overline{\mathrm{MS}}$는 $\tan\beta$와 필드 재규격화 상수 $\delta Z_h, \delta Z_H$에 대해 사용하고, 다른 매개변수에는 온셸프 조건을 유지한다.
• 이전에 A 보손 자기에너지와 AZ 혼합 자기에너지 도함수를 포함한 재규격화 체계를, 이러한 항목을 생략한 체계로 대체한다.
• $\tan\beta$와 필드 재규격화에 대해 $\overline{\mathrm{MS}}$-재규격화된 양을 탑 쿼크 질량 스케일 $m_t$에서 평가한다.
• 이전 버전과 동일한 이중 고차 보정 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$와 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$를 유지하며, 새로운 재규격화 체계에 의해 영향을 받지 않는다.
• Fortran 코드인 FeynHiggs1.2에 새로운 체계를 구현하였으며, www.feynhiggs.de 에서 이용 가능하다.
• LEP 벤치마크 시나리오 전반에서 이전 버전과의 결과 비교를 통해 신규 체계의 수치적 타당성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 A 보손 자기에너지 도함수의 온셸프 재규격화를 하이브리드 $\overline{\mathrm{MS}}$/온셸프 체계로 대체할 경우 MSSM에서 힉스 질량 예측에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 새로운 재규격화 체계는 $M_A \approx 2m_t$ 근처에서 $m_h$ 계산의 안정성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 새로운 재규격화 체계는 MSSM 매개변수 공간 전반에서 예측된 가장 가벼운 CP-짝성 힉스 보손 질량 $m_h$를 얼마나 증가시키는가?
• RQ4 업데이트된 코드에 포함된 비로그형 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ 보정은 $m_h$에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 새로운 재규격화 체계는 이전에 $M_A \approx 2m_t$ 근처에서 나타났던 비물리적 임계점 효과를 완전히 제거한다.
• 이전 버전의 FeynHiggs와 비교해 대부분의 MSSM 매개변수 공간에서 가장 가벼운 MSSM 힉스 보손 질량 $m_h$가 약 1–2 GeV 증가한다.
• 이 증가 효과는 작은 $\tan\beta$와 큰 $M_A$에서 가장 두드러지며, 이전 체계에서 비물리적 곡선이 나타났던 영역에서 특히 두드러진다.
• A 보손 자기에너지 도함수와 AZ 혼합 자기에너지의 의존성을 제거함으로써 새로운 체계는 힉스 질량 계산의 안정성을 높인다.
• 새로운 버전에 포함된 비로그형 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ 보정은 큰 스탑 혼합 영역에서 $m_h$를 최대 3 GeV까지 추가로 증가시킬 수 있다.
• 이중 고차 보정 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$와 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$는 새로운 재규격화 체계에 의해 영향을 받지 않으며, 정확도가 그대로 유지된다.