[논문 리뷰] The MSSM Higgs sector and B-Bbar mixing for large tan(beta)

Stéphanie Trine|ArXiv.org|2007. 10. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 큰 $\tan\beta$를 가진 MSSM에서 $B_d$ 및 $B_s$ 혼합에 대한 힉스 매개 기여를 체계적으로 분석하며, 초구대 보정이 힉스 자기상호작용에 영향을 줄 수 있음을 보여주고 있다. 이로 인해 $\Delta M_q$와 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 사이의 상관관계가 변할 수 있지만, 현재의 실험적 제한 조건에 따라 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$는 대부분의 매개변수 공간에서 $\Delta M_q$에 대한 상당한 힉스 매개 효과를 배제한다. 특히 $M_A > 200\,\text{GeV}$인 경우 더욱 그렇다.

ABSTRACT

A systematic analysis of Higgs-mediated contributions to the Bd and Bs mass differences is presented in the MSSM with large values of tan(beta). In particular, supersymmetric corrections to Higgs self-interactions are seen to modify the correlation between Delta Mq and BR(Bq --> mu+ mu-) for light Higgses. The present experimental upper bound on BR(Bs --> mu+ mu-) is nevertheless still sufficient to exclude noticeable Higgs-mediated effects on the mass differences in most of the parameter space.

연구 동기 및 목표

• 큰 $\tan\beta$를 가진 MSSM에서 주로 $LR$-형 기여보다 열등한 기여를 체계적으로 식별하고 계산하는 것.
• 초구대 보정이 힉스 자기상호작용에 영향을 줄 수 있는지, 이로 인해 $\Delta M_q$와 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 사이의 예상 상관관계가 어떻게 변할 수 있는지 평가하는 것.
• 현재 실험 제한 조건, 특히 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$를 고려할 때 관측 가능한 힉스 매개 효과가 $\Delta M_q$에 남아 있는지 여부를 판단하는 것.
• F_{B_q}$와 $V_{tq}$의 불확실성에도 불구하고 큰 $\tan\beta$ 영역에서 MSSM의 정밀도 시험에서 $\Delta M_q$가 정규화 도구로 어떻게 기능하는지 명확히 하는 것.

제안 방법

• MFV-MSSM에서 힉스 매개 $B$-혼합 진폭의 체계적 1-loop 분석을 수행하며, 주된 $\Delta M_q^{RR}$ 항보다 한 계수만큼 억제된 기여에 집중한다.
• 특히 스쿼크-히그스노 코어를 통한 $U(1)_{PQ}$ 위반 $(H_u \cdot H_d)^2$ 상호작용에 의해 유도되는 힉스 자기상호작용에 대한 초구대 보정의 역할을 식별하고 계산한다.
• Peccei-Quinn 대칭 한계($v_d \to 0$)를 사용하여 $RR$-형 기여에서의 상쇄 효과와 $LR$-형 기여가 주요 기여로 부상하는 메커니즘을 이해한다.
• 효과적 장 이론 접근법을 적용하여 $B_q$ 혼합에 대한 효과적 해밀토니안을 계산하며, $LR$ 및 $RR$-형 기여를 포함하고 그 간섭을 평가한다.
• 매개변수 공간을 제약하기 위해 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 및 $\mathcal{B}(B_d\to\mu^+\mu^-)$에 대한 실험적 제한 조건을 적용한다.
• 수치적 벤치마크 점을 사용하여 $t_\beta = 40$, $M_{\tilde{g}} = \mu = 1500\,\text{GeV}$ 및 기타 테바 스케일 초구대 질량을 가진 경우, $\Delta M_q$와 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 사이의 상호작용를 설명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 큰 $\tan\beta$ MSSM에서 초구대 보정이 힉스 자기상호작용에 영향을 줄 경우, $\Delta M_q$와 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 사이의 상관관계가 크게 변화할 수 있는가?
• RQ2 현재의 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 제한 조건에도 불구하고, MSSM 매개변수 공간의 어떤 영역에서 힉스 매개 기여가 $\Delta M_q$에 여전히 관측 가능할 수 있는가?
• RQ3 $RR$-형 기여는 트리 수준에서 사라지지만, 루프 보정이 포함될 경우 $\Delta M_q$-$\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 상관관계에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 $\Delta M_q$가 큰 $\tan\beta$에서 $B_q\to\mu^+\mu^-$ 기반 MSSM 탐색에서 $F_{B_q}$와 $V_{tq}$의 불확실성을 줄이기 위해 얼마나 정규화 요소로 사용될 수 있는가?
• RQ5 $B_s\to\mu^+\mu^-$ 분해율과 $\Delta M_s$의 상호작용으로부터 경량 힉스 질량, 특히 $M_A < 200\,\text{GeV}$에 대한 제약 조건은 무엇인가?

주요 결과

• $RR$-형 힉스 매개 기여는 $1/2$의 계수와 작은 $P_{1}^{SLL}$ 정점 계수로 인해 $LR$-형 기여보다 열등하다.
• $M_A > 200\,\text{GeV}$인 경우, 표준 $LR$-형 기여 외에 상당한 새로운 힉스 매개 효과는 발견되지 않았다.
• 초구대 보정이 힉스 자기상호작용에 영향을 줄 경우, 특히 $M_A < 200\,\text{GeV}$ 영역에서 $\Delta M_q$-$\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 상관관계가 중간 정도로 변화할 수 있다.
• 현재의 실험적 상한선 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$는 큰 $\tan\beta$와 테바 스케일 초구대를 가진 MSSM 매개변수 공간 전반에서 $\Delta M_q$에 대한 눈에 띄는 힉스 매개 효과를 배제하는 데에 충분하다.
• 비가로운 효과는 매우 가벼운 $A$ 보손과 큰 $\mu$ 및 $a$-항을 가진 미세조정된 영역에서만 가능하지만, 이러한 영역는 $B\to\tau\nu$ 분해율 측정 결과에 의해 불리하게 평가된다.
• 큰 $\tan\beta$에서 $B_q\to\mu^+\mu^-$ 붕괴를 통해 MSSM을 탐색할 경우, $F_{B_q}$와 $V_{tq}$의 불확실성을 줄이기 위해 $\Delta M_q$의 정밀 측정이 정규화 도구로 유용하다.