[논문 리뷰] The Higgs sector of the NMFV MSSM at the ILC

Miguel Arana‐Catania, S. Heinemeyer외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 30.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 8인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 비최소 flavor 위반 MSSM(NMFV-MSSM)에서 경량 힉스 보손 질량의 1-loop 보정을 연구하며, 토프 스쿼크 섹터의 플라버 혼합에 초점을 맞춘다. $δ^{LR}_{ct}$ 및 $δ^{RL}_{ct}$에서 기인하는 보정은 최대 수십 GeV에 이르며, ILC의 50 MeV 정밀도보다 수 개의 주기수만큼 크므로 향후 충돌기에서 힉스 질량 측정 및 플라버 매개변수 제약 조건에 있어 핵심적인 역할을 한다.

ABSTRACT

We calculate the one-loop corrections to the Higgs boson masses within the context of the MSSM with Non-Minimal Flavor Violation in the squark sector. We take into account all the relevant restrictions from BR(B -> X_s gamma), BR(B_s -> mu^+ mu^-) and ΔM_{B_s}. We find sizable corrections to the lightest Higgs boson mass that are considerably larger than the expected ILC precision for acceptable values of the mixing parameters deltas. We find delta^{LR}_{ct} and delta^{RL}_{ct} specially relevant, mainly at low tan beta.

연구 동기 및 목표

• 비최소 플라버 위반(NMFV)이 MSSM의 스쿼크 섹터에 미치는 영향을 힉스 보손 질량에 미치는 영향를 평가하기 위해.
• 엄격한 $B$-물리 제약 조건을 만족하면서도 빛 힉스 질량 $m_h$에 상당한 양자 보정이 발생할 수 있는지 확인하기 위해.
• $\delta^{XY}_{ij}$ 매개변수—특히 토프 섹터에서의 것—가 큰 힉스 질량 이동을 생성하는 데 있어 타당성이 있는지 평가하기 위해.
• 이러한 보정이 국제 선형 충돌기(ILC)가 $m_h$를 측정하는 데 기대하는 정밀도에 미치는 영향를 탐색하기 위해.
• 현재 $B$-물리 데이터로 제약을 받는 가장 중요한 플라버 혼합 매개변수와 가장 큰 힉스 질량 보정을 유도하는 매개변수를 식별하기 위해.

제안 방법

• 스쿼크 질량 행렬 내 차원이 없는 플라버 혼합 매개변수 $\delta^{XY}_{ij}$로 매개변수화된 NMFV-MSSM에서 힉스 보손 질량의 1-loop 보정을 계산한다.
• 현재 실험 및 표준모형(SM) 예측 값과 함께 $\text{BR}(B\to X_s\gamma)$, $\text{BR}(B_s\to\mu^+\mu^-)$, $\Delta M_{B_s}$를 포함한 실험적 $B$-물리 관측량으로부터 제약 조건을 적용한다.
• SPS2(중간 수준의 스파르티클 질량)와 VHeavyS(매우 무거운 스파르티클, 경량 힉스 질량 120 GeV)라는 두 개의 벤치마크 포인트를 사용한 제약 조건이 붙은 MSSM(CMSSM) 프레임워크를 사용한다.
• 예를 들어 $\delta^{LL}_{23}$와 $\delta^{LR}_{ct}$와 같은 $\delta^{XY}_{ij}$ 매개변수의 쌍에 대한 이중 차원 스캔을 수행하여 허용 영역과 해당 $\Delta m_h$ 보정을 매핑한다.
• $B$-물리 제약 조건에 따라 허용 영역(흰색)과 비허용 영역(색상)을 구분하기 위해 색상 코드를 사용한 플롯을 적용한다.
• ILC의 기대 정밀도 50 MeV와 비교하여 $\Delta m_h$ 보정의 크기를 평가함으로써 검출 가능성과 현상학적 중요성을 판단한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B-물리 제약 조건 하에서, 특히 토프 스쿼크 플라버 혼합에 기인한 NMFV-MSSM의 1-loop 힉스 질량 보정 크기는 얼마인가?
• RQ2 B-물리 데이터와 일치하는 조건에서, 토프 섹터의 플라버 혼합 매개변수 $\delta^{XY}_{ij}$ 중 어느 것이 가장 큰 힉스 질량 보정을 유도하는가?
• RQ3 토프 및 바텀 섹터의 다른 $\delta^{XY}_{ij}$ 매개변수와 비교해 $\delta^{LR}_{ct}$ 및 $\delta^{RL}_{ct}$에서 기인한 보정은 어떻게 되는가?
• RQ4 힌스 질량 보정이 ILC의 기대 정밀도 50 MeV를 얼마나 초월하는가? 이는 NMFV-MSSM에서 힉스 물리에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 $\tan\beta$의 값이 NMFV-MSSM 프레임워크에서 힉스 질량 보정의 크기와 부호에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• NMFV-MSSM에서 가장 큰 힉스 질량 보정은 $\delta^{LR}_{ct}$ 및 $\delta^{RL}_{ct}$에서 기인하며, VHeavyS 시나리오에서 $\delta^{LR}_{ct} \approx \pm 0.3$일 경우 최대 -60 GeV에 이르렀다.
• $\delta^{RR}_{ct}$의 경우 보정은 음수이며 최대 -4 GeV에 이르며, SPS5 포인트에서 $\delta^{RR}_{ct}$와 함께 $\delta^{LL}_{23}$가 조합될 경우 보정은 최대 -50 GeV에 이르렀다.
• $\delta^{LR}_{ct}$ 및 $\delta^{RL}_{ct}$에서 기인한 보정은 낮은 $\tan\beta$에서 특히 크며, $\tan\beta = 5$인 VHeavyS 시나리오에서 가장 두드러진 영향을 보였다.
• B-물리 제약 조건을 충족하는 것으로 확인되었지만, $\delta^{RR}_{ct}$는 다른 매개변수보다 제약이 덜 강한 편이지만 여전히 중간 정도의 보정만 기여한다.
• 다운 타입 스쿼크 섹터 매개변수($\delta^{XY}_{sb}$)는 B-물리 데이터로 인해 엄격히 제약을 받으며, 이로 인해 힉스 질량 보정은 무시할 수 없을 정도로 작다.
• 힌스 질량 보정의 크기—최대 수십 GeV—는 ILC의 기대 정밀도 50 MeV를 최대 1,200배 초월하여 현상학적으로 중요한 의미를 가진다.