[논문 리뷰] Some two-loop threshold corrections and three-loop renormalization group analysis of the MSSM

A. V. Bednyakov|arXiv (Cornell University)|2010. 09. 28.

Diffusion Coefficients in Liquids인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 MSSM에서 강한 결합 상수와 무거운 쿼크/레프톤 요크하이 페어링 상수에 대한 이중 고리 임계 보정을 계산하고, 세 개의 고리 재규격화 군 방정식을 도입하여 초대칭 스펙트럼에 미치는 영향을 연구한다. 수정된 SOFTSUSY를 사용하여, 이중 고리 보정이 제3세대 스퀘어크, 글루ино, 힉스이노 질량을 1–3%만큼 이동시키며, 세 개의 고리 RGE는 가벼운 힉스 보손 질량을 1 GeV 감소시키고 매개변수 공간의 금지 영역을 변화시킴을 발견하였다.

ABSTRACT

Two-loop threshold corrections for both the strong coupling constant and Yukawa couplings of heavy SM fermions are considered in the context of Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM). With the help of the well-known SOFTSUSY code the dependence of the corrections on universal MSSM parameters is analyzed. For a consistent study of the influence of the corrections on SUSY mass spectrum three-loop renormalization group equations are implemented. A particular scenario (SPS4) is considered and the shifts of the particle masses due to contributions of different threshold corrections are presented. Additionally, the impact on certain forbidden regions of the parameter space is studied.

연구 동기 및 목표

• MSSM에서 표준모형 페르미온의 무거운 페르미온에 대한 강한 결합 상수와 요크하이 페어링 상수에 대한 이중 고리 임계 보정을 계산한다.
• 세 개의 고리 재규격화 군 방정식을 사용하여 이러한 보정이 초대칭 입자 질량 스펙트럼에 미치는 영향을 연구한다.
• 특히 전자약 대칭 파괴(EWSB) 경계 근처에서 고차 보정이 허용 가능한 매개변수 공간에 미치는 영향을 평가한다.
• 이중 고리와 세 개의 고리 결과를 비교하여 초대칭 매개변수 피팅의 이론적 불확실성 수준을 평가한다.
• 이러한 보정이 가벼운 힉스 보손 질량과 EGRET 점과 같은 벤치마크 포인트의 배제에 미치는 영향을 검토한다.

제안 방법

• 완전한 표준모형의 복잡성을 피하기 위해, 자유로운 타우 레프톤을 가진 오차-페르미온 QCD를 사용한 단순화된 효과 이론을 통해 αs, mb, mτ에 대한 이중 고리 탈리포딩 상수를 계산한다.
• 일반적인 그린 함수를 통한 매칭 절차를 적용하여 고에너지 스케일에서 기본 MSSM과 효과적인 표준모형 이론 간의 일관성을 확보한다.
• SOFTSUSY 코드를 확장하여 이중 고리 임계 보정과 세 개의 고리 RGE를 동시에 포함하여 일관된 스펙트럼 생성을 수행한다.
• m₀ = 400 GeV, m₁/₂ = 300 GeV, A₀ = 0, tanβ = 50인 SPS4 벤치마크 포인트에 대해 수치 분석을 수행한다.
• 이중 고리 보정과 세 개의 고리 RGE 유무를 비교하여 질량 이동을 정량화한다.
• EWSB 조건이 변화하는 방식을 이해하기 위해 m₀–m₁/₂ 평면에서의 금지 영역을 매핑한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MSSM에서 αs와 무거운 페르미온 요크하이 페어링 상수에 대한 이중 고리 임계 보정은 얼마나 중요한가?
• RQ2 세 개의 고리 RGE는 이중 고리 RGE에 비해 초대칭 입자 질량 스펙트럼을 어느 정도 수정하는가?
• RQ3 이중 고리 임계 보정과 세 개의 고리 RGE는 특히 EWSB 경계 근처에서 허용 가능한 매개변수 공간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 이러한 보정이 가벼운 힉스 보손 질량에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 보정은 이전에 고려된 벤치마크 포인트, 예를 들어 EGRET 점을 배제할 수 있는가?

주요 결과

• αs와 mb에 대한 이중 고리 임계 보정은 MSSM 매개변수에 2–4%의 이동을 유도하며, 큰 tanβ에서 mτ 보정은 최대 1%에 이르렀다.
• 이중 고리 보정을 포함함으로써 제3세대 스퀘어크, 글루ино, 힉스이노 질량이 1–3% 감소하였으며, 특히 힉스이노 질량에 가장 큰 영향을 미쳤다.
• SPS4 시나리오에서 세 개의 고리 RGE를 적용하면 가벼운 힉스 보손 질량이 114 GeV에서 113 GeV으로 감소하였다.
• 세 개의 고리 RGE를 포함할 경우 m₀–m₁/₂ 평면에서의 금지 영역이 크게 증가하여 EGRET 점이 배제되었다.
• 이중 고리 임계 보정과 세 개의 고리 RGE의 병합 효과로 인해 강하게 상호작용하는 입자에 대해 전체 질량 이동이 1–2%에 이르고, 힉스이노의 경우 최대 3%의 이동이 발생하였다.
• 이 보정들은 초대칭 매개변수 피팅의 이론적 불확실성 추정을 더 정확하게 만들어 주었으며, 이중 고리 RGE만을 사용하는 것보다 더 높은 일관성을 확보하였다.