[논문 리뷰] Higgs Masses and More in the Complex MSSM with FeynHiggs

Thomas Hahn, S. Heinemeyer외 3명|ArXiv.org|2007. 10. 25.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 4인용 수 22

한 줄 요약

이 논문은 복소수 MSSM에서 정밀한 힉스 질량 계산을 위한 계산 도구인 FeynHiggs 버전 2.6을 제시한다. 이 도구는 복소수 매개변수를 포함한 완전한 일중항 및 주요 이중중항 $\alpha_t\alpha_s$ 보정을 포함하며, 복소수 극 질량을 계산하고 루프 유도 혼합을 통한 CP 위반 효과를 포함함으로써 지금까지 가장 정확한 힉스 질량 평가를 가능하게 한다. 전자기적 이분극모멘트(EDM) 및 힉스 생성 횡단면과 같은 응용 분야를 포함한다.

ABSTRACT

We present the latest version 2.6 of FeynHiggs, a program for computing MSSM Higgs-boson masses and related observables, such as mixing angles, branching ratios, and couplings, including state-of-the-art higher-order contributions. The most important new feature is the inclusion of the fully complex O(α_tα_s) two-loop corrections, which enables FeynHiggs to give the most precise Higgs-mass evaluation in the complex MSSM in the Feynman-diagrammatic approach to date.

연구 동기 및 목표

• 최신의 고차항 보정을 사용하여 복소수 MSSM에서 힉스 보손 질량을 가장 정밀하게 계산하는 것.
• 특히 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ 항을 포함한 이중중항 보정에서 복소수 매개변수의 완전한 의존성을 포함하여 정확한 CP 위반 효과를 반영하는 것.
• 통합된 프레임워크 내에서 힉스 혼합, 분해비율, 결합 상수 및 EDM을 일관되게 평가할 수 있도록 하는 것.
• 파arameter 스캔, 데이터 테이블 기반 보간, SLHA2 및 Mathematica 호환성을 지원하여 다양한 현상물리학적 연구에의灵活性를 제공하는 것.

제안 방법

• 전체 힉스 질량 행렬과 자기에너지 보정을 포함한 프로파게이터의 복소수 극의 실수부로 힉스 질량을 계산한다.
• 루프 보정된 질량 상태를 결정하기 위해 $\det\mathbf{M}^2(q^2)$의 복소수 근을 수치적으로 탐색한다.
• 자기에너지 $\hat{\Sigma}_{ij}$에 대해 완전한 일중항 및 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ 이중중항 보정을 적용하며, $\mu$, $A_t$, $A_b$, $A_\tau$, 그리고 가우지노 질량에서 유래하는 복소수 위상도 포함한다.
• W, Z, $H^\pm$ 보손 질량에 대한 온셸 조건을 적용하고, 힉스 포텐셜의 최소값을 유지하기 위해 타드포일 매개변수를 고정한다.
• 다양한 힉스 생성 및 붕괴 채널을 위해 두 개의 혼합 행렬, $U_{\text{Higgs}}$와 $Z_{\text{Higgs}}$를 구현한다.
• 다양한 인터페이스를 지원한다: 라이브러리, 명령행, 웹, Mathematica이며, 파arameter 스캔을 위한 SLHA2 및 테이블 기반 보간을 구현한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 복소수 매개변수를 포함한 완전한 이중중항 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ 보정을 적용할 경우, 복소수 MSSM에서 힉스 질량은 얼마나 정밀하게 계산될 수 있는가?
• RQ2 $\mu$, $A_t$, $A_b$, 그리고 가우지노 질량의 복소수 위상은 힉스 혼합과 CP 위반 관측량에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 복소수 극 질량과 혼합 행렬은 MSSM에서 힉스 생성 횡단면과 분해비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 전자, 중성자, Hg의 계산된 EDM은 복소수 MSSM 매개변수 공간을 얼마나 강하게 제약하는가?
• RQ5 FeynHiggs 2.6은 CDM 제약 조건을 충족하는 $M_A$–$\tan\beta$ 평면을 포함한 다양한 MSSM 시나리오에서 신뢰할 수 있는 결과를 제공할 수 있는가?

주요 결과

• FeynHiggs 2.6는 복소수 극의 실수부로 힉스 질량을 계산하여 unitarity와 재정규화 조건과의 일관성을 확보한다.
• 완전한 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ 이중중항 보정의 포함으로, 지금까지 복소수 MSSM에서 가장 정밀한 힉스 질량 평가가 가능해졌다.
• $\mu$, $A_t$, $A_b$, 그리고 가우지노 질량의 복소수 위상은 $\hat{\Sigma}_{hA}$, $\hat{\Sigma}_{HA}$에 비영이 아닌 값을 유도하며, 이는 $h$, $H$, $A$ 상태 간의 혼합을 초래한다.
• 코드는 다양한 힉스 생성 및 붕괴 과정을 위한 두 개의 혼합 행렬($U_{\text{Higgs}}$, $Z_{\text{Higgs}}$)을 제공하며, $Z_{\text{Higgs}}$는 기본 설정이다.
• 프로그램은 데이터 테이블 기반 보간을 지원하며, 천체물리학적 어둠성 물질 제약 조건을 충족하는 $M_A$–$\tan\beta$ 평면을 생성한다.
• 전체 힉스 생성 횡단면은 유효 결합 근사법으로 계산되며, 전자, 중성자, Hg의 EDM은 현상물리학적 제약 조건을 평가하는 데 사용된다.