[논문 리뷰] SUSY QCD and SUSY Electroweak Loop Corrections to $b, t$ and $ au$ Masses Including the Effects of CP Phases

Tarek Ibrahim, Pran Nath|arXiv (Cornell University)|2003. 01. 15.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 85인용 수 28

한 줄 요약

이 논문은 MSSM에서 소프트 붕괴 매개변수의 완전한 CP 위상(위상)을 포함하여 b 쿼크, 탑 쿼크, τ 렙톤 질량에 대한 1-루프 초대칭 QCD 및 전자약력 보정을 계산한다. CP 위상은 이러한 보정의 크기와 부호를 크게 변화시켜 b 쿼크의 경우 최대 30%, τ 렙톤의 경우 최대 5%까지 영향을 미치며, 탑 쿼크의 보정은 1% 이하에 머무르지만 위상과 tan β에 매우 강한 의존성을 보인다.

ABSTRACT

We compute supersymmetric QCD and supersymmetric electroweak corrections to the b and t quark masses and to the $ au$ lepton mass in the presence of CP phases valid for all $ an\beta$. The analysis includes one loop diagrams arising from the exchange of gluinos, charginos and neutralinos. We find that the CP effects can change both the magnitude as well as the sign of the supersymmetric loop correction. In the region of parameter space studied we found that the numerical size of the correction to the b quark mass can be as large as 30 percent and to the $ au$ lepton mass as much as 5 percent. For the top quark mass the correction is typically less than a percent. These corrections are of importance in unified models since $b- au$ and $b-t- au$ unification is strongly affected by the size of these corrections. More generally these results will be of importance in analyses of quark-lepton textures with the inclusion of CP phases. Further, the analysis presented here is relevant in a variety of low energy phenomena where supersymmetric QCD and supersymmetric electroweak corrections on b mass enter prominently in B physics, e.g., in processes such as $B^0_{s,d} o l^+\l^-$.

연구 동기 및 목표

• MSSM에서 소프트 SUSY 붕괴 매개변수의 완전한 CP 위상을 포함하여 b 쿼크, 탑 쿼크, τ 렙톤 질량에 대한 1-루프 초대칭 QCD 및 전자약력 보정을 계산한다.
• 모든 tan β 값에 대해 유효한, 소프트 SUSY 붕괴 매개변수의 CP 위반 위상이 페르미온 질량 보정에 미치는 영향을 조사한다.
• 이 보정이 대통합 이론(예: SU(5), SO(10))에서의 양자수 상호작용 통합 및 저에너지 B-물리 과정에 미치는 영향을 평가한다.
• 전기 dipole moment(EDM) 제약 조건을 만족시키기 위해 상쇄 메커니즘을 통해 이러한 보정이 CP 위상에 얼마나 민감한지 조사한다.
• 이전 연구가 큰 tan β 또는 영위상에 국한된 바에 비해, tan β나 CP 위상에 제한 없이 완전한 1-루프 분석을 제공한다.

제안 방법

• 글루아노, 카이린오, 네이처알리노 교환을 포함한 1-루프 도형 기법을 사용하여 페르미온 질량 보정을 계산한다.
• 일반적인 형식을 적용하여 힉스 보손과의 양자수 상호작용의 변화를 평가하며, 루프 보정으로 인해 두 힉스 두중자(H₀₁ 및 H₀₂) 모두에 대한 효과적 결합을 포함한다.
• 모든 tan β에 대해 유효한 해석식을 사용하여 실행 질량의 보정을 ∆b = [Re(∆hb)/hb tan β + Re(δhb)/hb]로 유도한다.
• 복소수 소프트 붕괴 매개변수(예: µ₀, A₀, 게이지노 질량의 위상)를 포함하여 MSSM에서의 CP 위반을 모델링한다.
• 전자, 중성자, Hg 원자 제약 조건을 만족시키는 파라미터 세트를 사용하여 수치 분석을 수행하며, 상쇄 메커니즘을 통해 EDM 제약 조건을 충족시킨다.
• 영위상 및 큰 tan β의 극한에서 결과를 검증하여 이전 문헌과 일치함을 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 소프트 붕괴 매개변수의 CP 위반 위상은 b 쿼크, 탑 쿼크, τ 렙톤 질량에 대한 1-루프 보정에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 이 보정의 정량적 크기와 부호는 CP 위상에 따라 어떻게 달라지며, 특히 양자수 상호작용 통합의 맥락에서 어떤가?
• RQ3 보정은 다양한 tan β 값에서 어떻게 변화하는가? 특히 중간 또는 작은 tan β에서도 유의미한가?
• RQ4 큰 CP 위상은 현재의 EDM 제약 조건과 일치할 수 있는가? 이러한 위상은 페르미온 질량 보정의 크기와 구조에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 이 보정은 B⁰ₛ,ₔ → l⁺l⁻ 붕괴와 같은 정밀도 B-물리 관측량에 어느 정도 영향을 미치는가?

주요 결과

• b 쿼크 질량에 대한 초대칭 QCD 및 전자약력 보정은 크기가 최대 30%에 이르며, CP 위상에 매우 강한 의존성을 보인다.
• τ 렙톤 질량의 경우 보정이 최대 5%까지 가능하며, 절대 질량이 작음에도 불구하고 CP 위상에 매우 민감한 편이다.
• 탑 쿼크 질량 보정은 크기가 1% 이하에 머무르지만 여전히 소프트 붕괴 매개변수의 CP 위상에 매우 강한 의존성을 보인다.
• 보정의 부호와 크기 양쪽 모두가 CP 위상에 의해 변화하므로, 위상에 의존하는 상쇄 또는 증폭이 가능함을 시사한다.
• 보정은 글루아노(ξ₃), 카이린오/네이처알리노(α_A₀), 힉스이노(θ_µ) 부문의 위상에 매우 민감하며, 다양한 매개변수 간에 비선형적 상호작용이 존재한다.
• 상쇄 메커니즘이 적용될 경우 EDM 제약 조건과 일치하며, 실험적 제약을 위반하지 않도록 큰 위상 값을 허용할 수 있다.