[논문 리뷰] The new (g − 2)µ measurement and limits on the light Higgs bosons in 2HDM (II)

Maria Krawczyk|arXiv (Cornell University)|2001. 03. 20.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 2인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 최신의 뮤온 g−2 측정치를 활용하여 두 하이즈 듀블릿 모형(2HDM)의 매개변수에 대한 제약 조건을 재평가한다. 두 가지 다른 강입자 진공 분극 추정치(Davier & Höcker 및 Jegerlehner 2000)를 적용하여 분석을 수행한다. 그 결과, 케이스 A 추정치 하에서 경량 스칼라 하이즈 보손(h)은 95% 신뢰수준에서 배제되며, 질량이 10–70 GeV 사이이고 tanβ > 20인 편향자 하이즈 보손은 여전히 타당한 것으로 나타났다. 케이스 B에서는 스칼라 및 편향자 상태에 대해 tanβ의 상한값을 도출하였다.

ABSTRACT

We discuss how new data for a_{mu}= (g-2)_{mu}/2 improve constraints on new physics. Using two types of estimations of a_{mu}^{had} (Davier & H{o}cker (case A) and Jegerlehner2000 (case B)) we evaluate 95% CL intervals for a new contribution, which can be used to constrain any model beyond the Standard Model. We apply these intervals to the general 2HDM (Model II), where up to now one light neutral Higgs particle, h or A, was allowed by the data. Assuming that only one Higgs boson contributes to a_{mu}^{2HDM} the two-loop calculation based on the case A leads to the exclusion of scalar $h$ while a pseudoscalar with mass between 10 and 70 GeV (for tan beta > 20) is allowed. For case B the upper limits for tan beta for both scalar and pseudoscalar are obtained.

연구 동기 및 목표

• 최신 뮤온 비례자기모멘트 측정치인 (g−2)μ를 활용하여 표준모형을 초월한 새로운 물리 현상에 대한 제약 조건을 향상시키기 위해.
• 두 가지 다른 강입자 진공 분극 추정치(케이스 A: Davier & Höcker; 케이스 B: Jegerlehner 2000)가 2HDM의 허용 가능한 매개변수 공간에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 업데이트된 (g−2)μ 데이터 하에서 일반 2HDM(모델 II)에서 경량 중성 하이즈 보손(h 또는 A)의 타당성을 평가하기 위해.
• 표준모형을 초월한 어떤 모형에도 적용 가능한, 새로운 물리 기여에 대한 aμ의 95% 신뢰수준(CL) 간격을 유도하기 위해.

제안 방법

• 강입자 진공 분극 기여 aμ^had에 대한 두 가지 별개의 추정치인 케이스 A(Davier & Höcker)와 케이스 B(Jegerlehner 2000)를 사용하여 총 aμ와 그 불확실성을 계산한다.
• 일반 2HDM(모델 II)에서의 주요 반사수정 보정을 포함하여 2HDM 기여 aμ^2HDM에 대한 이중 루프 계산을 수행한다.
• 실험적 (g−2)μ 값과 불확실성에서 유도된 aμ에 대한 새로운 물리 기여의 95% 신뢰수준(CL) 간격을 도출한다.
• 경량 하이즈 보손(h 또는 A)에 대한 허용 가능한 매개변수 공간은 측정된 aμ와 일치하는 조건을 만족하도록 제약을 가한다. 이때 2HDM 진폭에 기여하는 것은 오직 한 개의 하이즈 보손만 존재한다고 가정한다.
• 분석은 오직 하나의 중성 하이즈 보손(스칼라 h 또는 편향자 A)만 aμ^2HDM에 기여하는 경우에 집중하며, 제약 조건의 해석을 단순화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최신 (g−2)μ 측정치는 2HDM에서 경량 스칼라 하이즈 보손 존재 가능성에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ2 다른 강입자 진공 분극 추정치(케이스 A 대비 케이스 B)는 aμ에 대한 새로운 물리 기여에 대한 제약 조건에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 특히 큰 tanβ 값에서, 질량이 10–70 GeV 사이인 편향자 하이즈 보손은 업데이트된 (g−2)μ 데이터 하에서 2HDM에서 허용되는가?
• RQ4 케이스 B 추정치인 aμ^had를 사용하여 스칼라 및 편향자 하이즈 보손에 대해 tanβ의 상한값을 어떻게 유도할 수 있는가?
• RQ5 2HDM(모델 II)는 측정된 (g−2)μ가 95% 신뢰수준에서 일치하는 조건에서 경량 하이즈 보손을 수용할 수 있는가?

주요 결과

• aμ^had의 케이스 A 추정치(Davier & Höcker) 하에서, 2HDM에서 경량 스칼라 하이즈 보손(h)은 95% 신뢰수준에서 배제된다.
• 동일한 케이스 A에서, 질량이 10에서 70 GeV 사이인 편향자 하이즈 보손은 tanβ > 20 조건을 만족할 경우 허용된다.
• 케이스 B(Jegerlehner 2000)에서는 스칼라 및 편향자 하이즈 보손에 대해 tanβ의 상한값이 도출되었으며, 이는 큰 tanβ 값이 불리한 것으로 나타났다.
• 2HDM(모델 II)에서 aμ^2HDM의 이중 루프 계산은 경량 하이즈 상태가 존재할 경우 이 anomalous magnetic moment에 대한 주요 기여가 하이즈 섹터에서 비롯된다는 것을 확인한다.
• aμ에 대한 새로운 물리 기여에 대한 유도된 95% CL 간격은 강인하며, 표준모형을 초월한 어떤 모형에도 적용 가능하다.
• 결과적으로 업데이트된 (g−2)μ 측정치는 2HDM에서 경량 하이즈 보손, 특히 스칼라 상태에 대해 제약 조건을 상당히 강화함을 보여준다.