[论文解读] Electroweak radiative corrections to sfermion decays

Jaume Guasch, W. Hollik+1 more|ArXiv.org|Jul 1, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文計算了在MSSM中，sfermion衰變至charginos與neutralinos的完整一循環電弱輻射修正，顯示來自重sfermion的非退耦效應會顯著影響e⁺e⁻線性對撞機上slepton觀測量。即使無需精確測量，精確預測仍需掌握sfermion扇區的資訊，特別是top-squark三線耦合$A_t$與質量尺度。

ABSTRACT

We analyze the partial decay widths of sfermions decaying into charginos and neutralinos $Γ( ilde{f} -> f'χ)$ at the one-loop level, including the electroweak and strong corrections. We present the renormalization framework, and discuss the value of the corrections. Since these corrections show non-decoupling effects, we analyze the radiative effects induced by a heavy squark sector into the lepton-slepton-chargino/neutralino couplings. We conclude that some knowledge of the heavy sector is needed in order to provide a sufficiently precise prediction for slepton observables at an $e^+e^-$ Linear Collider.

研究动机与目标

• 計算MSSM中sfermion衰變至charginos與neutralinos的完整一循環電弱輻射修正。
• 建立包含sfermion、chargino/neutralino與Higgs扇區的完整MSSM一致殼層重整化框架。
• 研究來自重sfermion的非退耦效應對e⁺e⁻線性對撞機上slepton耦合觀測量的影響。
• 確定為達成slepton衰變預測的次百分之一精度，對sfermion扇區（如$A_t$、sfermion質量）所需知識的精確程度。
• 展示chargino/neutralino扇區的有效耦合矩陣可捕捉主要輻射修正，而無需完整一循環計算。

提出的方法

• 採用MSSM的殼層重整化方案，以測量的物理質量與混合角作為輸入參數。
• 以殼層條件處理sfermion扇區，對bottom-與top-squark質量與混合角進行處理，並從質量分裂與$\tan\beta$推導三線耦合$A_{b,t}$。
• 透過對物理質量（$M_1, M_2, M_1^0$）施加反項條件，對chargino/neutralino扇區應用殼層重整化，以決定$\delta M$、$\delta M'$與$\delta \mu$。
• 透過包含外部波函數混合項$\mathcal{Z}^{0\beta\alpha}_{\{L,R\}}$與$\mathcal{Z}^{-ij}_{\{L,R\}}$，考慮一循環自能中的非對角混合。
• 使用有效耦合矩陣形式，將混合矩陣的變動與衰變寬度的相對修正關聯：$\delta\Gamma/\Gamma \propto \Delta U_{11}/U_{11}$等。
• 以SPS 1a基準點（sfermion質量為1 TeV）進行數值分析，探討$A_t$、$A_b$與sfermion質量尺度的修正行為。

实验结果

研究问题

• RQ1 一循環電弱修正如何影響MSSM中sfermion衰變至charginos與neutralinos的分支衰變寬度？
• RQ2 來自重sfermion的非退耦效應在多大程度上影響e⁺e⁻線性對撞機上slepton衰變觀測量的精確度？
• RQ3 為達成slepton衰變寬度預測的次百分之一精度，對sfermion扇區（如$A_t$、sfermion質量）需具備何種知識水準？
• RQ4 chargino/neutralino扇區的有效耦合矩陣能否在無需完整一循環計算的情況下捕捉主要輻射修正？
• RQ5 修正對top-squark三線耦合$A_t$與sfermion質量尺度的變動有多敏感？

主要发现

• sfermion衰變的電弱輻射修正與QCD修正量級相當，因此精確預測必須同時包含兩者。
• 非退耦效應源自SUSY粒子之間以及粒子與其超對稱伴隨粒子之間的質量分裂，導致以最大SUSY質量尺度為基準的對數增強。
• chargino有效耦合矩陣的變動可達slepton衰變的5%，以及top-squark誘導修正的4%，主要影響higgsino成分。
• 修正對第三代sfermion（$\tilde{t}, \tilde{b}, \tilde{\tau}$）最為顯著，對第一與第二代sfermion影響可忽略。
• 對sfermion質量尺度與$A_t$符號的粗略認識已足夠用於精確預測，而對$A_t$的高精度測量並非必要。
• 從chargino/neutralino質量與耦合分析中提取的混合矩陣之間的有限差異，可用於從LC數據中提取有效輻射修正。