[논문 리뷰] Radiative Corrections to SUSY processes in the MSSM

W. Majerotto|ArXiv.org|2002. 09. 12.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 최소 초대칭 표준모형(MSSM)에서의 초대칭 과정에 대해 온셸프 재결정화 체계를 사용하여 체계적인 1-loop 반사성 보정 계산을 제시한다. 스퍼미온, 카린요, 뉴트랄리노에 대한 정밀한 재결정화 조건을 유도하였으며, 전자기적 보정이 5–15%에 이르며, TESLA와 같은 향후 선형 e⁺e⁻ 충돌기에서 정밀 물리학에 필수적임을 보여준다.

ABSTRACT

We review the status of radiative corrections to SUSY processes. We present the method of the on-shell renormalization for the sfermion and the chargino/neutralino system and work out the appropriate renormalization conditions. In particular, we discuss slepton, squark, chargino and neutralino production in e+ e- collisions and the two-body decays of sfermions and of Higgs bosons into SUSY particles. It is necessary to take into account radiative corrections in the precision studies possible at a future linear e+ e- collider.

연구 동기 및 목표

• 향후 선형 e⁺e⁻ 충돌기(예: TESLA)에서 초대칭 입자의 정밀 연구를 가능하게 하기 위해.
• 높은 질량 해상도(Δm ~ 0.1–3 GeV)가 기대됨에 따라 고차항 보정을 포함할 필요성 해결.
• MSSM에서 스퍼미온 및 카린요/뉴트랄리노 시스템에 대해 일관된 온셸프 재결정화 체계 개발.
• 초대칭 과정의 반사성 보정에서 수치적 안정성과 과정 독립성 확보.
• 초대칭 생성 및 붕괴 관측량에 대한 양자전자역학(QCD) 및 전자기적 보정의 크기와 영향 정량화.

제안 방법

• 극값 질량을 물리적 매개변수로 사용하여 게이지 대칭성 및 초대칭 대칭성을 유지하는 온셸프 재결정화 체계 적용.
• 차원 감소(n=4-rε, r=0)를 사용한 $\overline{\text{DR}}$ 체계를 정규화하여 초대칭을 1-loop에서 유지.
• 단위 변환과 보정항 분해를 통해 스퍼미온 혼합 각도, 파동함수, 질량 행렬에 대한 재결정화 조건 유도.
• 게이지 고정을 위해 $R_\xi$ 게이지 사용 및 자기에너지 및 병합 보정에서의 일관성 확보.
• 단위 변환과 에르미트가 아닌 혼합 보정항을 사용하여 스퍼미온 및 카린요/뉴트랄리노 영역의 보정항 구성.
• e^+e^- \to \tilde{\chi}^+\tilde{\chi}^-, \tilde{\chi}^0\tilde{\chi}^0, \tilde{f}\bar{\tilde{f}}, 및 H \to \tilde{\chi}^+\tilde{\chi}^-, \tilde{\chi}^0\tilde{\chi}^0 과정에 대한 1-loop 보정 계산.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 향후 선형 $e^+e^-$ 충돌기에서 MSSM의 초대칭 과정에 대한 반사성 보정은 얼마나 중요할까?
• RQ2 전자기적 보정은 카린요 및 뉴트랄리노 쌍 생성 및 붕괴에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 온셸프 재결정화 체계는 초대칭 관측량에 대해 수치적으로 안정적이고 과정에 독립적인 결과를 제공할 수 있는가?
• RQ4 스퍼미온 및 힉스 입자가 초대칭 입자로 붕괴할 경우 QCD와 전자기적 보정의 크기는 어떻게 비교되는가?
• RQ5 tan\beta는 힉스 입자가 뉴트랄리노로 붕괴하는 경우의 페르미온적 계산의 신뢰성에 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 특정 매개변수 조건 하에서, H^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_2 및 A^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_3에 대한 전자기적 보정은 최대 15%에 이르며, 특히 큰 $\tan\beta$에서 두드러진다.
• H^0 \to \bar{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_2의 경우, 보정은 크고, trilinear 결합 $A$에 매우 강하게 의존한다. 그림 8에서 $\tan\beta=10$, $M=500$ GeV, $\mu=150$ GeV 조건에서 확인 가능하다.
• $\tan\beta=50$일 경우, A^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_3에 대한 보정은 매우 크게 증가하여 페르미온 이론의 붕괴 가능성을 시사한다.
• SUSY-QCD 보정은 $\tilde{t}_2 \to t\tilde{g}$ 및 $\tilde{g} \to \bar{t}\tilde{t}_1$ 과정에서 최대 10%에 이르며, 토프 및 바텀 루프 포함의 중요성을 강조한다.
• 쿼크 쌍 생성에 대한 QCD 보정은 최대 50%에 이르며, 일반적으로 지배적이지만 특정 매개변수 영역에서는 전자기적 보정도 무시할 수 없다.
• 실험 질량과 결합 상수 사용(예: $m_q(Q)_{\text{MSSM}}$, $A_q(Q)$)은 특히 큰 $\tan\beta$에서 페르미온 이론의 안정성을 향상시키며, 파동함수 보정을 상쇄하기 위해 혼합 각도 $\theta_{\tilde{q}}$를 온셸프 상태로 유지한다.