[논문 리뷰] The anomalous magnetic moment of the muon in the MSSM - recent developments

S. Heinemeyer, Dominik Stöckinger외 1명|ArXiv.org|2004. 07. 15.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 MSSM에서 뮤온의 비정상 자기모멘트에 대한 두 루프 초대칭 기여를 연구하며, 스퍼미온 및 카린요/네이트럴린오 루프에 중점을 둔다. 이러한 기여는 최대 5×10⁻¹⁰에 이르며, 실험적 불확도의 약 1개 표준편차에 가까운 크기로, MSSM 예측을 크게 수정하고 이론적 불확도를 감소시키며, 특히 실험적 제약 조건이 적용될 경우 더욱 두드러진다.

ABSTRACT

We present recent results of two interesting classes of supersymmetric two-loop contributions to (g-2)_mu. Two-loop diagrams involving either a closed sfermion loop or a closed chargino/neutralino loop can amount to 5*10^{-10}, which is almost one standard deviation of the current experimental uncertainty. We discuss the dependence of these two classes on the unknown supersymmetric parameters and their impact on the supersymmetric prediction of (g-2)_mu.

연구 동기 및 목표

• 두 루프 초대칭 기여가 MSSM에서 뮤온의 비정상 자기모멘트에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• MSSM 파라미터에 대한 실험적 제약 조건이 이러한 두 루프 기여의 크기와 가능성에 어떻게 영향을 주는지 규명하기 위해.
• 이러한 두 루프 도형이 오랫동안 지속된 실험값과 표준모형 예측 사이의 불일치를 해결할 수 있는지 평가하기 위해.
• 스퍼미온 루프와 카린요/네이트럴린오 루프의 두 루프 도형 간의 파라미터 의존성과 현상물리적 함의를 비교하기 위해.
• 완전한 MSSM 계산을 위해 필요한 나머지 두 루프 도형을 특정하기 위해.

제안 방법

• 저자들은 큰 질량 전개 및 적분 축소 기법을 사용하여 닫힌 스퍼미온 루프(스톱, 스바텀, 스토, 타우-스넬로니)를 포함하는 두 루프 도형을 계산한다.
• 닫힌 카린요/네이트럴린오 루프를 포함하는 두 루프 도형을 평가하며, 이는 μ, tanβ, M₂, M_A에 대한 의존성을 고려한다.
• M_h > 150 GeV, Δρ, BR(Bs→μ⁺μ⁻), BR(B→Xsγ) 등의 점차적인 실험 제약 조건을 적용하면서 MSSM 파라미터 공간 전체에 걸쳐 스캔을 수행한다.
• 결과는 한 루프 SUSY 기여 및 (24.5±9)×10⁻¹⁰의 실험적 불일치와 비교된다.
• 차원 정규화에서의 정규화 및 γ₅ 문제에 대해서는 이전 연구에서 확립된 기법을 사용하여 다룬다.
• 이 연구는 MSSM을 프레임워크로 사용하며, 모든 기여는 이중 힉스 두블릿 모형 유사한 구조 내에서 평가된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스퍼미온 루프를 포함하는 두 루프 MSSM 기여가 관측된 (g-2)μ 불일치의 상당한 비율을 설명할 수 있는가?
• RQ2 특히 M_h > 150 GeV 조건이 적용될 경우, MSSM 파라미터 공간에 대한 실험적 제약 조건이 두 루프 스퍼미온 기여의 최대 가능성을 어떻게 제한하는가?
• RQ3 스무스미온 및 스넬로니 질량이 높을 때, 카린요/네이트럴린오 두 루프 도형이 한 루프 SUSY 예측에 대해 (g-2)μ에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ4 스퍼미온 및 카린요/네이트럴린오 두 루프 도형의 파라미터 의존성은 어떻게 다르며, 그 현상물리적 함의는 무엇인가?
• RQ5 이러한 두 루프 기여가 실험과 표준모형 예측 간의 2–3σ 불일치에 대한 해석에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• M_h > 150 GeV 제약 조건이 적용될 경우, 두 루프 스퍼미온 루프 기여는 15×10⁻¹⁰ 이상에서 약 5×10⁻¹⁰으로 감소한다.
• Δρ, BR(Bs→μ⁺μ⁻), BR(B→Xsγ) 등의 추가 제약 조건은 스퍼미온 루프 기여를 더욱 줄인다.
• μ > 0, tanβ = 50, M_SUSY = 100 GeV일 경우, 카린요/네이트럴린오 두 루프 기여는 최대 11×10⁻¹⁰에 이르며, (tanβ/50) × sign(μ) / (M_SUSY/100 GeV)² 비례한다.
• 스무스미온 및 스넬로니 질량이 높을 경우(1 TeV), 두 루프 카린요/네이트럴린오 기여가 한 루프 기여를 초월할 수 있으며, 이는 μ–M₂ 평면에서 1σ 및 2σ 등고선을 수정한다.
• 두 루프 기여는 한 루프 기여가 억제되는 영역에서 허용 가능한 파라미터 공간을 이동시킴으로써 (g-2)μ 불일치의 현상물리적 해석을 수정할 수 있다.
• 완전한 MSSM 계산을 위해 필요한 나머지 두 루프 도형—스무스미온 또는 스넬로니 교환을 포함한 한 루프 도형에 대한 보정—은 MSSM의 전체 한 루프 재정규화가 필요하다.