[논문 리뷰] Leading Two-loop corrections to the mass of Higgs boson in the High scale Dirac gaugino supersymmetry

Di Liu|arXiv (Cornell University)|2019. 12. 12.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 43인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 고에너지 스케일의 디랙 가우지노 초대칭 모형에서 표준모형 유사 힉스 보손 질량의 주요 이중순환 보정을 효과적인 장 이론(EFT) 접근법을 사용하여 계산한다. 이중순환 임계값 보정은 단순한 및 스플릿 디랙 초대칭을 포함한 다양한 시나리오에서 작게 나타나며, 이는 큰 로그 증폭이 존재하지 않음을 확인함으로써 고에너지 스케일의 디랙 가우지노 모형이 정밀한 힉스 질량 제약 조건에도 불구하고 자연스러움을 유지함을 뒷받침한다.

ABSTRACT

Precision measurements of the Higgs mass have become a powerful constraint on models of physics beyond the standard model. We revisit supersymmetric models with Dirac gauginos and study the contributions to the Higgs mass. We calculate the leading two-loop corrections to the SM-like Higgs mass by constructing a series of EFTs and iteratively integrating out heavy particles. We then apply these calculations to a variety of scenarios, including a simple Dirac gluino, and split Dirac models of supersymmetry. We present the detailed formulae for threshold corrections and compare with previous results, where available. In general, the contributions are small, but the additional precision allows us to make more concrete statements about the relevant scales in Dirac SUSY models.

연구 동기 및 목표

• 디랙 가우지노를 가진 모형, 특히 고에너지 스케일 시나리오에서 표준모형 유사 힉스 보손 질량의 주요 이중순환 보정을 계산하는 것.
• 큰 질량 계층이 존재하는 상황에서 디랙 초대칭 모형의 이중순환 효과가 힉스 질량 예측을 상당히 변화시킬 수 있는지 평가하는 것.
• 체계적인 EFT 프레임워크를 사용하여 이전에 보고된 디랙 가우지노 모형에서의 큰 이중순환 보정에 대한 주장의 타당성을 검증하거나 도전하는 것.
• 스플릿 및 단순 디랙 글루아이노 모형을 포함한 다양한 디랙 초대칭 실현에서 임계값 보정에 대한 정밀한 해석적 공식을 제공하는 것.
• 정확하게 측정된 힉스 질량(125 GeV)이 디랙 가우지노 모형에서 새로운 물리의 스케일에 미치는 영향을 명확히 하는 것.

제안 방법

• 각 질량 임계값에서 무거운 입자를 반복적으로 통합하여 효과적인 장 이론(EFT)의 시리즈를 구성하는 것.
• 런닝 커플링과 임계값 보정을 추적하기 위해 질량 스케일 간의 양자역학적 군 진화(RGE)를 적용하는 것.
• 스칼라 버블 다이어그램의 차분 몫을 통해 효과적 포텐셜 방법을 사용하여 힉스 질량 보정을 계산하는 것.
• 톱/스톱, 윈오, 힉스아이노 루프를 포함한 파인만 다이어그램(박스, 선문, 눈꽃 다이어그램 등)을 평가하며, 질량에 의존하는 정점도 포함하는 것.
• 특수 함수인 $ F_{\text{SSV}}^{(2,0)} $, $ B(x,y) $, $ f_{\text{FFS}}^{(1,1,0)} $를 사용하여 이중순환 기여의 해석적 표현을 유도하며, 적절한 대칭성 및 군 인자 처리를 수행하는 것.
• 특히 Braathen 등(2016)의 이전 연구와 결과를 비교하여 이중순환 효과 크기의 모순를 해결하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고에너지 스케일의 디랙 가우지노 모형에서 이중순환 보정이 예측된 힉스 보손 질량을 상당히 변화시키는가?
• RQ2 이전 연구들(예: Diessner 등)에서 주장한 큰 이중순환 효과들이 일관된 EFT 프레임워크 내에서 실제로 존재하는가?
• RQ3 톱/스톱 및 $ SU(2)_L $ 가우지노 수반입자 슈퍼멀티플렛의 임계값 보정이 이중순환에서 힉스 4체 상호작용 상수에 어떻게 기여하는가?
• RQ4 디랙 초대칭에서 힉스-힉스아이노-윈오 박스 다이어그램이 힉스 질량에 미치는 정량적 영향은 무엇인가?
• RQ5 이중순환 보정을 고려할 때, 관측된 125 GeV의 힉스 질량은 정밀도 조절이 필요 없이 스플릿-디랙 초대칭 모형에서 일관되게 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 디랙 가우지노 모형에서의 힉스 질량 이중순환 보정은 수치적으로 작으며, Braathen 등(2016)의 결과와 일치한다.
• EFT 접근법은 고에너지 스케일에서도 큰 로그 증폭 없이 임계값 보정을 성공적으로 분리한다.
• 힉스-힉스아이노-윈오 박스 다이어그램은 작은 유한한 보정을 기여하며, 상당한 상쇄 또는 증폭은 관측되지 않는다.
• 눈꽃 다이어그램과 선문 다이어그램은 4체 상호작용 상수에 영향을 주지만, 그 효과는 억제되어 보정의 주요 기여가 되지 않는다.
• 단순 디랙 글루아이노 모형과 스플릿-디랙 초대칭 모형 양쪽 모두에서 모형은 125 GeV의 힉스 질량과 일관된다.
• 큰 로그 보정이 없는 것은, 반사적 보정이 유한하고 제어 가능하므로 고에너지 스케일의 디랙 가우지노 모형이 자연스럽다는 것을 뒷받침한다.