[논문 리뷰] Radiative CP violation in the Higgs sector of the Next-to-minimal supersymmetric model

S. W. Ham, Y. Jeong외 1명|ArXiv.org|2003. 08. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 일중 효과 포텐셜 방법을 사용하여 다음 최소 초대칭 표준 모형(NMSSM)의 힉스 보행에서 복사(correction)에 의한 CP 위반 현상을 조사한다. 수준에서 CP를 보존하는 힉스 포텐셜이 존재하더라도, 복사 보정을 통해 명시적 CP 위반이 발생할 수 있으며, 특히 중성노의 복소 위상에 의해 강한 스칼라-패시브스칼라 힉스 혼합이 일어나는 것을 보여준다. 특정 매개변수 조건 하에서 이 현상이 발생한다.

ABSTRACT

We investigate the neutral Higgs sector in the next-to-minimal supersymmetric standard model (NMSSM) with explicit CP violation at the one-loop level by using the effective potential method. In general, explicit CP violation is possible at the tree-level in the Higgs potential of the NMSSM, which may possess a complex phase. The tree-level Higgs potential can be made CP conserving by assuming that all the relevant parameters are real. However, the CP-conserving Higgs potential at the tree level may still develop complex phases at the one-loop level through radiative corrections. These complex phases exhibit explicit CP violation through the mixings between the scalar and pseudoscalar Higgs bosons. One of the complex phases arise in the neutralino sector. For a particular choice of the relevant parameter values, the scalar-pseudoscalar mixings are found to strongly dependent on this phase. Meanwhile, for a wide region in the parameter space, the ratios of CP mixing elements of the neutral Higgs boson mass matrix to CP non-mixing ones increase weakly against this phase. Also, the neutral Higgs boson masses are roughly stable against the variation of this phase.

연구 동기 및 목표

• 수준에서 CP를 보존하는 포텐셜이 존재하더라도, 일중 복사 보정을 통해 NMSSM 힉스 보행에서 명시적 CP 위반이 어떻게 발생하는지 탐색하는 것.
• 스칼라 토프, 바텀, 타우, 치아린고, 중성노 보행에서 양자 보정으로 기인한 힉스 질량 행렬의 복소 위상의 기원을 규명하는 것.
• 중성노 보행의 복소 위상이 힉스 보행에서 스칼라-패시브스칼라 혼합을 유도하는 역할를 조사하는 것.
• 힉스 보손 질량의 안정성과 혼합 요소가 중성노 위상 변화에 얼마나 민감한지 분석하는 것.
• 넓은 매개변수 공간에서 중성노 위상에 따른 CP 위반 혼합의 의존도를 정량화하는 것.

제안 방법

• NMSSM의 힉스 포텐셜에 대한 복사 보정을 계산하기 위해 일중 효과 포텐셜 방법을 사용하는 것.
• 모든 수준 매개변수를 실수로 가정하여 수준에서 CP 보존을 확보하고, 복사 기여만이 CP 위반의 원인임을 분리하는 것.
• 스칼라 토프, 바텀, 타우, 치아린고, 중성노 보행에서 기인한 복소 위상 기여를 직접 계산하여 힉스 질량 행렬에 기여하는 것.
• 수치적 분석을 통해 다른 매개변수를 고정한 상태에서 질량 행렬 요소와 혼합 각도가 중성노 위상에 따라 어떻게 변하는지 평가하는 것.
• 일중 보정을 포함한 중성 힉스 질량 행렬을 구성하고 분석하며, CP 위반 요소 대 CP 보존 요소의 비율에 초점을 맞추는 것.
• 넓은 매개변수 공간에서 무작위 스캔을 수행하여 최대 CP 위반 효과를 도출하며, 특히 ρ 매개변수와 혼합 강도에 중점을 두는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 수준에서 CP를 보존하는 포텐셜이 존재하더라도, 일중 복사 보정을 통해 NMSSM 힉스 보행에서 명시적 CP 위반이 발생할 수 있는가?
• RQ2 중성노 보행의 복소 위상은 힉스 보행에서 스칼라-패시브스칼라 혼합에 얼마나 강하게 영향을 미치는가?
• RQ3 힉스 보손 질량은 중성노 위상에 따라 어떻게 변하며, 이 위상 변화에 대해 안정적인가?
• RQ4 힉스 질량 행렬에서 CP 위반 대 CP 보존 요소의 비율은 중성노 위상에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ5 실제 매개변수 제약 조건 하에서 NMSSM에서 달성 가능한 최대 CP 위반 효과(ρ 및 혼합 강도 기준)는 얼마인가?

주요 결과

• 수준에서 CP를 보존하는 힉스 포텐셜이 존재하더라도, 중성노 보행의 복사 보정이 힉스 보행에서 상당한 명시적 CP 위반을 유도할 수 있다.
• 특정 매개변수 조건 하에서 스칼라-패시브스칼라 혼합은 중성노 보행의 복소 위상에 매우 강하게 의존하며, 이 위상이 CP 위반에서 주요 기여를 한다는 것을 시사한다.
• 매개변수 공간의 넓은 영역에서 CP 위반 대 CP 보존 요소의 비율은 중성노 위상에 따라 약하게 증가하며, 이는 약간의 민감도이지만 무시할 수 없는 민감도를 나타낸다.
• 중성 힉스 보손의 질량은 중성노 위상 변화에 대해 거의 안정적으로 유지되며, 이는 스펙트럼의 강건성을 시사한다.
• 매개변수 공간에서의 무작위 스캔 결과, CP 위반 효과를 측정하는 ρ 매개변수의 최대 값은 약 0.025에 도달하며, 이는 관측 가능한 CP 위반 신호가 존재함을 시사한다.
• 혼합 강도는 직교 행렬 요소의 제곱(예: O₁₃², O₂₃²)으로 정량화되며, 이는 중성노 위상 변화에 따라 상당한 변동을 보이며, 이는 중성노 위상이 CP 위반을 생성하는 데 핵심적인 역할을 한다는 것을 확인한다.