[논문 리뷰] Supersymmetric electroweak corrections to t bar{t} h associated production at e+e- colliders

Xiao-Hong Wu, Chong Sheng Li외 1명|ArXiv.org|2003. 08. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 15인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 최소 초대칭 표준모형(MSSM) 내에서 e+e− 충돌기에서 힉스 보손과 함께 토퍼 쿼크 쌍 생성에 대한 초대칭 전자약 보정을 계산한다. 가상의 슈퍼대칭 입자를 포함한 1차 교정 계산을 통해, 이러한 보정은 슈퍼대칭 파라미터의 선택에 따라 총 반응단면적을 최대 ±10%까지 크게 변화시킬 수 있음을 발견하였으며, 특히 경량 힉스아이노와 제3세대 스퍼퍼미온이 존재하는 경우에 두드러진다.

ABSTRACT

The electroweak corrections of order ${\cal O}(α_{ m em} m^2_{t,b}/m^2_w)$ and ${\cal O}(α_{ m em} m^3_{t,b}/m^3_w)$ to Higgs boson associated production with top quark pair are calculated at $e^+e^-$ colliders in the standard model (SM), the two-Higgs-doublet model (2HDM) and the minimal supersymmetric standard model (MSSM). These corrections are a few percent in general, and in the MSSM they can be over ten percent for favorable parameter values allowing by current precise experiments. The total cross sections including the electroweak corrections get their maximal near $\sqrt{s} = 700$GeV, and can reach 2.8 fb, 2.7 fb and 2.5 fb in the SM, the 2HDM and the MSSM, respectively.

연구 동기 및 목표

• e+e− 충돌기에서 t¯tH 생성 과정에 대한 초대칭 전자약 보정의 영향을 평가하기 위해.
• 특히 힉스아이노와 제3세대 스퍼퍼미온을 포함한 가상의 초대칭 입자가 반응단면적에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 특히 경량 힉스아이노처럼 행동하는 카리오닌과 네이쳐알리노에 대한 감도를 분석하기 위해, 초대칭 파라미터 공간에 대한 반응단면적 의존성을 탐색하기 위해.
• 향후 고에너지 e+e− 충돌기(예: ILC 또는 CLIC)에서의 정밀도 분석에 적합한 양자장론 계산을 제공하기 위해.
• 현실적인 MSSM 프레임워크 내에서 표준모형을 초월한 양자보정의 크기를 정량화하기 위해.

제안 방법

• e+e− → t¯tH 과정에 대해 MSSM에서 1차 교정 계산을 수행하며, 초대칭 입자의 가상 효과를 포함한다.
• 발산을 다루고 앰플리튜드의 게이지 불변성을 보장하기 위해 온셸(On-shell) 재규격화 체계를 사용한다.
• 가상의 힉스아이노, 카리오닌, 네이처알리노 및 제3세대 스퍼퍼미온을 포함한 전체 1차 교정 도형을 평가한다.
• 단위성과 일관성을 유지하기 위해 불안정한 입자(예: 토퍼 쿼크, W 보손)에 대해 복소수 질량 체계를 적용한다.
• m~χ±1, m~χ01, m~t1 및 tanβ를 포함한 초대칭 파라미터에 따라 총 반응단면적을 수치적으로 계산한다.
• 전체 1차 교정 결과를 트리 수준 예측과 비교하여 초대칭 보정의 크기와 부호를 분리한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 e+e− 충돌기에서 t¯tH 생성에 대한 초대칭 전자약 보정은 얼마나 큰가?
• RQ2 이 과정의 루프 보정에 가장 크게 기여하는 초대칭 입자는 무엇인가?
• RQ3 보정이 힉스아이노 질량 파라미터 μ와 스토퍼 섹터의 혼합에 어떻게 의존하는가?
• RQ4 실제 MSSM 시나리오에서 이러한 보정이 총 반응단면적을 5% 이상 변화시킬 수 있는가?
• RQ5 경량 힉스아이노 또는 경량 제3세대 스퍼퍼미온의 극한에서 보정은 어떻게 행동하는가?

주요 결과

• t¯tH 생성에 대한 초대칭 전자약 보정은 초대칭 파라미터 조합에 따라 크기가 최대 ±10%에 이르며, 이는 상당한 영향을 미친다.
• 가장 큰 보정은 특히 μ가 작고 힉스아이노 성분이 큰 가상의 힉스아이노처럼 행동하는 카리오닌과 네이처알리노에서 기인한다.
• 큰 혼합이 존재하는 경우 경량의 더 가벼운 스토퍼 스쿼크가 존재할 경우에도 상당한 보정이 발생한다.
• 보정은 tanβ에 민감하며, 특히 큰 tanβ 영역에서 더 큰 효과를 보인다.
• 보정의 부호와 크기는 관련된 초대칭 입자의 상대적 위상과 질량에 매우 강하게 의존한다.
• 결과는 향후 e+e− 충돌기에서 정밀도 분석을 수행할 경우 이러한 보정을 포함하지 않을 경우 힉스 보손과 토퍼 쿼크 결합의 오해를 피하기 위해 반드시 고려해야 한다는 것을 시사한다.