[논문 리뷰] Improved SUSY QCD corrections to Higgs boson decays into quarks and squarks

Youichi Yamada, H. Eberl외 3명|ArXiv.org|2000. 09. 11.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 고정된 MSSM 쿼크 및 스퀴어크 쿼크 질량을 사용하여 온셸프라라미터 대신 러닝 MSSM 쿼크 및 스퀘어크 질량을 기반으로 한 트리 수준 힉스 결합으로 재정의하여, 힉스 보손의 바텀 쿼크 및 스퀘어크 쿼크로의 붕괴에 대한 1-루프 SUSY QCD 보정을 향상시킨다. 이 방법은 높은 tanβ에서 기존의 이론적 불안정성을 초래하는 큰 글루아노 루프 보정을 억제하여 붕괴 폭의 이론적 불확실성을 크게 감소시킨다.

ABSTRACT

The O(alpha_s) SUSY QCD corrections to the decays of the MSSM Higgs bosons into bottom quarks and squarks can be very large for large tan beta in the on--shell renormalization scheme. We improve the calculation by a careful choice of the tree-level Higgs boson couplings in terms of running parameters of quarks and squarks.

연구 동기 및 목표

• 높은 tanβ에서 MSSM에서 바텀 쿼크 및 스퀘어크 쿼크로의 힉스 붕괴에 대한 퍼티튜브레이티브 QCD 계산의 불안정성을 해결한다.
• 온셸프 재정규화 체계에서 큰 보정의 근본 원인을 규명한다: 잘못된 트리 수준 결합으로 인해 글루아노 루프 기여로 인한 물리적으로 비현실적인 증폭 효과.
• 트리 수준 힉스- fermion 결합에 러닝 매개변수(m_b(Q)_MSSM, A_q(Q))를 사용함으로써 퍼티튜브레이티브 수렴을 향상시키는 방법을 개발한다.
• 웨이브 함수 보정을 상쇄시키기 위해, 파편 혼합 각도 θ~b를 온셸프 상태로 유지함으로써 힉스-스쿼크 붕괴 계산의 일관성을 확보한다.

제안 방법

• 스쿼크를 적분한 후에 효과적인 힉스-쿼크 상호작용을 정의하고, 스퀀드-글루아노 루프에 의해 유도되는 보정 Δ_b를 포함한다.
• 온셸프 바텀 쿼크 질량을 기반으로 한 트리 수준 힉스-바텀 결합을 Q = m_A에서의 러닝 MSSM 바텀 쿼크 질량 m_b(Q)_MSSM를 기반으로 한 것으로 대체한다.
• 스퀘이드-글루아노 루프 매개변수를 통해 SM 러닝 질량 m_b(Q)_SM과 MSSM 러닝 질량 m_b(Q)_MSSM를 연결하기 위해 반복적 절차를 사용한다.
• 같은 원리를 힉스-스쿼크 결합에 적용하기 위해 러닝 질량 m_q(Q)_MSSM 및 A_q(Q)를 사용하고, 혼합 각도 θ~q 는 온셸프 상태로 유지한다.
• 글루아노 루프 보정이 tanβ에 의해 증폭되는 고차항 보정을 러닝 질량 정의에 통합하여 이를 누적한다.
• 수치적으로 온셸프 체계와 개선된 체계를 사용한 보정 붕괴 폭을 비교하여 수렴성을 입증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 높은 tanβ에서 온셸프 체계에서 힉스 붕괴에 대한 1-루프 SUSY QCD 보정이 수용 불가능할 정도로 크게 증가하는가?
• RQ2 글루아노 루프 보정이 tanβ에 의해 증폭될 경우, 어떻게 퍼티튜브레이티브 전개를 안정화할 수 있는가?
• RQ3 MSSM에서 고차항 보정에 대한 민감도를 최소화하기 위해 트리 수준 힉스-페르미온 결합에 어떤 선택이 최적인가?
• RQ4 유사한 개선 전략을 스퀘어크로의 붕괴에 적용할 수 있으며, 이는 붕괴 폭 예측에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 온셸프 질량 대비 러닝 매개변수를 사용할 경우, 힉스 붕괴 폭의 이론적 불확실성은 어느 정도 감소하는가?

주요 결과

• 온셸프 체계에서 큰 글루아노 루프 보정은 Δ_b 자체의 크기 때문이 아니라 잘못된 트리 수준 힉스-바텀 결합 선택에서 기인한다.
• Q = m_A에서 러닝 MSSM 바텀 쿼크 질량 m_b(Q)_MSSM를 사용하여 A^0 → bb̄에 대한 트리 수준 결합을 정의함으로써, 고정된 tanβ에서 붕괴 폭에 대한 글루아노 루프 보정이 수개의 주자 수준으로 감소한다.
• H^0 → bb̄의 경우, 개선된 방법은 트리 수준과 1-루프 보정 붕괴 폭 간의 차이를 줄이며, 특히 높은 tanβ 영역에서 효과적이다.
• H^0 → b̃₁b̃₁*의 경우에도 이 방법은 효과적이며, 트리 수준 결합에 러닝 매개변수를 사용함으로써 비물리적인 큰 보정을 억제한다.
• 그림 1과 2의 수치 결과는 개선된 체계를 적용할 경우 트리 수준과 1-루프 붕괴 폭 간의 격리가 극적으로 감소함을 보여준다.
• 이 방법은 일반적이며 다른 힉스 보손 과정(쿼크 및 스퀘어크를 포함)에 적용 가능하여, 퍼티튜브레이티브 예측의 신뢰성을 향상시킨다.