[논문 리뷰] The Higgs Boson Masses of the Complex MSSM: A Complete One-Loop Calculation

Mariana Frank, S. Heinemeyer외 2명|ArXiv.org|2002. 12. 03.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 복소 최소 초대칭 표준모형(cMSSM)에서의 힉스 보손 질량과 혼합 각도에 대한 완전한 1계 순환 계산을 제시한다. 이는 파동수 의존성과 모든 입자 섹터를 피타고라스 도형적 접근법과 현장 정규화를 통해 포함하고 있다. 주요 기여는 비-(s) fermion 기여가 최대 5 GeV에 이르며, 파동수 의존성에 기인한 이완이 최대 2 GeV에 이르는 수치적 분석이다. 이는 CP 위반 상황에서 힉스 질량 예측에 상당한 영향을 미친다.

ABSTRACT

In the Minimal Supersymmetric Standard Model with complex parameters (cMSSM) we perform a complete one-loop calculation for the Higgs boson masses (including the momentum dependence) and the mixing angles. These corrections are obtained in the Feynman-diagrammatic approach using the on-shell renormalization scheme. The impact of the newly evaluated corrections is analyzed numerically. The full one-loop result, supplemented by the leading two-loop contributions taken over from the real MSSM are implemented into the public Fortran code FeynHiggs2.0.

연구 동기 및 목표

• 복소 MSSM(cMSSM)에서의 힉스 보손 질량과 혼합 각도에 대한 완전한 1계 순환 계산을 수행하고, 파동수 의존성을 포함한다.
• 이전에 전체 1계 처리에서 누락되었던 비-(s) fermion 기여(예: 가우진과 힉스이노 포함)를 포함하여 기존 계산을 확장한다.
• 가우진 및 삼중항 섹터의 CP 위반 위상이 힉스 질량 스펙트럼에 미치는 수치적 영향을 분석한다.
• 완전한 1계 결과에 실MSSM에서 유도된 주요 2계 보정을 보완하여, 공개된 FeynHiggs 2.0 코드에 구현하여 물리적 응용을 위해 활용한다.
• 이러한 보정이 향후 LHC 및 향후 선형 충돌기 실험에서의 중요성을 평가한다.

제안 방법

• 피타고라스 도형적 접근법과 현장 정규화를 사용하여 힉스 자기에너지 및 혼합 각도의 1계 보정을 계산한다.
• 특히 채지노, 중성노, 힉스이노와 같은 비-(s) fermion 섹터를 포함한 cMSSM 전체 입자 기여와 함께 자기에너지 내의 완전한 파동수 의존성을 포함한다.
• 현장 정규화 방법을 사용하여 물리적 매개변수를 정의함으로써 실험 관측치 및 정규화 조건과의 일관성을 확보한다.
• 비물리적 소프트 붕괴 매개변수(예: $ m_1^2, m_2^2, m_{12}^2 $)를 $ M_Z $, $ \tan\beta $, $ M_{H^\pm} $ 및 타드포 라인과 같은 물리적 매개변수로 매핑한다.
• 완전한 1계 결과에 실MSSM(rMSSM)에서 유도된 주요 2계 보정을 통합하여 정확도를 향상시킨다.
• 공개된 포트란 코드인 FeynHiggs 2.0에 완전한 계산을 구현하여 공개 사용 및 물리적 응용을 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 cMSSM에서 비-(s) fermion 순환 기여가 힉스 보손 질량에 미치는 수치적 영향은 무엇인가?
• RQ2 cMSSM에서 힉스 자기에너지의 파동수 의존성은 얼마나 중요하며, 힉스 질량 스펙트럼에 어떤 정량적 영향을 미치는가?
• RQ3 가우진 및 삼중항 섹터의 CP 위반 위상은 특히 질량 고유값이 거의 일치하는 영역에서 힉스 질량과 혼합 각도에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 cMSSM의 모든 입자에서 유래한 1계 보정, 복소 위상 포함 시 경량 힉스 보손 질량에 미치는 종합적 영향은 무엇인가?
• RQ5 cMSSM 매개변수 공간의 어느 영역에서 실MSSM과의 최대 편차가 발생하며, 이는 힉스 질량 예측에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 비-(s) fermion 순환 기여는 특히 CP 위반 상황에서 힉스 보손 질량에 대해 최대 5 GeV의 크기를 가질 수 있다.
• 자기에너지의 파동수 의존성이 힉스 질량에 최대 2 GeV의 이완을 유도하며, 이는 질량 고유값이 거의 일치할 때 가장 큰 영향을 미친다.
• 와이노 질량 매개변수 $ M_2 $ 의 위상은 힉스 질량에 상대적으로 작은 영향을 미치며, 두 힉스 상태가 거의 일치하는 매우 좁은 매개변수 영역 이외에는 1 GeV 미만이다.
• 삼중항 상호작용 계수 $ A_t $ 의 위상은 $ M_2 $ 의 위상보다 훨씬 큰 영향을 미치며, 가장 극단적인 경우 최대 3 GeV의 영향을 미친다.
• 완전한 1계 결과에 실MSSM에서 유도된 주요 2계 보정을 통합하면, CP 위반 상황에서 경량 힉스 질량에 몇 GeV의 순수 이완이 발생한다.
• 결과는 공개 코드인 FeynHiggs 2.0에 구현되어 향후 충돌기에서 cMSSM 힉스 섹터의 정밀한 물리적 연구를 가능하게 한다.