[논문 리뷰] an Updated Tool for Phenomenology in the MSSM with Explicit CP Violation

J. S. Lee, Marcela Carena외 3명|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 28인용 수 3

한 줄 요약

CPsuperH2.3은 명시적 CP 위반을 고려한 MSSM에서의 현상물리 연구를 위한 업데이트된 포트란 도구로, 향상된 힉스 보손 질량 및 혼합 계산, 최신 LEP 및 CMS 실험 한계, 새로운 붕괴 모드 및 전기 dipole moment 기여를 포함한다. 이는 LHC 및 차세대 EDM 실험 시대의 CP 위반 효과에 대한 정밀 분석을 가능하게 한다.

ABSTRACT

We describe the Fortran code CPsuperH2.3, which incorporates the following updates compared with its predecessor CPsuperH2.0. It implements improved calculations of the Higgs-boson masses and mixing including stau contributions and finite threshold effects on the tau-lepton Yukawa coupling. It incorporates the LEP limits on the processes e + e − → HiZ,HiHj and the CMS limits on Hi → ¯ �� obtained from 4.6 fb −1 of data at a centre-of-mass energy of 7 TeV. It also includes the decay mode Hi → Z and the Schiff-moment contributions to the electric dipole moments of Mercury and Radium 225, with several calculational options for the case of Mercury. These additions make CPsuperH2.3 a suitable tool for analyzing possible CP-violating effects in the MSSM in the era of the LHC and a new generation of EDM experiments ∗ .

연구 동기 및 목표

• CPsuperH2.0 프레임워크를 발전시켜 CP 위반 MSSM 현상물리 연구의 정밀도를 향상시키기 위한 최신 이론적 및 실험적 입력을 통합한다.
• 유한 임계값 보정 및 스테우 섹터 기여를 힉스 보손 질량 및 혼합 계산에 통합한다.
• 최신 LEP 및 CMS 실험 한계, 특히 e+e−→HiZ, HiHj 및 Hi→bb̄에 대한 한계를 포함한다.
• 히iggs 보손이 Z 보손으로 붕괴하는 것과 Mercury 및 라듐-225의 전기 dipole moment을 연구할 수 있도록 한다.
• 현재 및 향후 실험 제약 조건 하에서 MSSM 내의 CP 위반 효과에 대한 연구를 지원한다.

제안 방법

• 스테우 섹터의 유한 임계값 효과를 포함한, 힉스 질량 및 혼합 각도에 대한 개선된 1-loop 보정을 구현한다.
• 완전한 통합 루미너시 데이터를 바탕으로 LEP에서 e+e−→HiZ 및 HiHj 과정에 대한 최신 실험 한계를 통합한다.
• √s = 7 TeV에서 4.6 fb−1의 CMS 데이터를 활용해 힉스 보손의 빛자루 붕괴(예: Hi→bb̄)에 대한 제약 조건을 포함한다.
• 히iggs 섹터 계산에 새로운 붕괴 채널인 Hi→Z를 추가한다.
• 다양한 이론적 접근 방식을 고려한 수은 전기 dipole moment 계산을 위한 다중 계산 옵션을 통합한다.
• 더 높은 감도를 확보하기 위해 라듐-225의 전기 dipole moment에 대한 Schiff 모멘트 기여를 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스테우 루프 보정 및 유한 임계값 효과는 CP 위반 MSSM에서 힉스 보손 질량과 혼합에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 LEP 및 CMS 데이터는 특히 힉스 쌍 및 Z 보손 최종 상태에서 힉스 섹터의 매개변수 공간을 어느 정도 제약하는가?
• RQ3 최근 추가된 Hi→Z 붕괴 모드는 힉스 섹터의 현상물리에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 수은 전기 dipole moment에 대한 다양한 이론적 처리 방식은 CP 위반 위상의 해석에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 라듐-225의 전기 dipole moment에 대한 Schiff 모멘트 기여는 MSSM 내의 CP 위반 매개변수에 어떤 제약을 가하는가?

주요 결과

• 스테우 기여 및 유한 임계값 보정을 통합함으로써 CP 위반 MSSM에서의 힉스 질량 및 혼합 각도 예측 정밀도가 향상된다.
• e+e−→HiZ 및 HiHj 과정에 대한 업데이트된 LEP 한계는 MSSM 힉스 섹터의 매개변수 공간을 상당히 제약한다.
• 7 TeV에서 4.6 fb−1의 CMS 데이터는 힉스 보손의 빛자루 붕괴 분율에 강력한 제약 조건을 제공한다.
• Hi→Z 붕괴 채널의 추가는 특히 힉스 쌍 생성의 맥락에서 모델의 현상물리적 영향 범위를 확장한다.
• 수은 전기 dipole moment에 대한 다중 계산 옵션은 CP 위반 위상 분석에서 신뢰성 있는 불확실성 평가를 가능하게 한다.
• 라듐-225의 전기 dipole moment에 대한 Schiff 모멘트 기여를 통합함으로써 힉스 및 스퍼미온 섹터 내의 CP 위반 위상에 대한 감도가 향상된다.