[논문 리뷰] Interplay between Hbs and bsgamma in the MSSM with Non-Minimal Flavour Violation

Thomas Hahn, W. Hollik외 2명|ArXiv.org|2005. 12. 23.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 2인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 비최소 flavor 위반(NMFV)을 가진 MSSM에서 $H \to b\bar{s}$ 및 $b \to s\gamma$ 붕괴 간의 상호작용을 분석한다. 전면적인 1-루프 계산을 통해 표준모형과 초대칭 기여 간 간섭을 포함하며, 다수의 flavor 혼합 매개변수가 비영이 아닐 경우 $H \to b\bar{s}$의 분해비율이 단일 매개변수 모델 대비 한두 수준만큼 증가할 수 있으며, $b \to s\gamma$ 제약 조건과도 일치함을 밝혀낸다.

ABSTRACT

We investigate the constraints on flavour-changing neutral heavy Higgs-boson decays H-> b \bar s from b -> s gamma bounds on the flavour-mixing parameters of the MSSM with non-minimal flavour violation (NMFV). In our analysis we include the contributions from the SM and new physics due to general flavour mixing in the squark mass matrices. We study the case of one and two non-zero flavour-mixing parameters and find that in the latter case the interference can raise the Higgs flavour-changing branching ratios by one or two orders of magnitude with respect to previous predictions based on a single non-zero parameter and in agreement with present constraints from $B$ physics. In the course of our work we developed a new "FeynArts" model file for the NMFV MSSM and added the necessary code for the evaluation to "FormCalc". Both extensions are publicly available.

연구 동기 및 목표

• 비최소 flavor 위반(NMFV)을 가진 MSSM에서 $b \to s\gamma$ 데이터로부터 $H \to b\bar{s}$의 flavor 변화를 가진 중성미소 힉스 붕괴에 대한 현상학적 제약 조건을 평가하는 것.
• 표준모형과 초대칭 기여 간의 간섭이 $H \to b\bar{s}$ 분해비율에 미치는 영향을 연구하는 것.
• 스쿼크 질량 행렬에서 다수의 비영인 flavor 혼합 매개변수가 존재할 경우 예측된 분해비율에 어떤 영향을 미치는지 조사하는 것.
• 정밀한 계산을 가능하게 하기 위해 NMFV-MSSM용 새로운 FeynArts 모델 파일과 FormCalc 확장 기능을 개발하고 공개하는 것.

제안 방법

• 표준모형과 진짜 SUSY 기여를 포함한 $b \to s\gamma$에 대한 전면적인 1-루프 계산을 수행하며, 간섭 효과를 명시적으로 계산함.
• 스쿼크 질량 행렬에서 임의의 flavor 혼합 매개변수를 가진 일반적인 NMFV MSSM 모델을 구축하며, 질량 삽입 근사법을 회피함.
• 단일 및 다중 비영인 flavor 혼합 매개변수에 대해 $\mathcal{B}(H \to b\bar{s})$의 수치적 분석을 수행함.
• $B \to X_s\gamma$ 및 $B \to X_s\mu^+\mu^-$ 데이터로부터의 제약 조건을 통합하여 현상학적 타당성을 확보함.
• NMFV-MSSM용 새로운 FeynArts 모델 파일과 해당되는 FormCalc 코드를 개발하고 공개함.
• 모든 $\tan\beta$ 및 스퀴어크 혼합 강도에 대해 유효한 전체 도형적 접근법을 사용하여 힉스 붕괴 진폭을 평가함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NMFV-MSSM에서 표준모형과 SUSY 기여 간의 간섭 효과가 $\mathcal{B}(H \to b\bar{s})$ 분해비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 스쿼크 영역에서 다수의 비영인 flavor 혼합 매개변수가 존재할 경우 $H \to b\bar{s}$ 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 $b \to s\gamma$ 실험적 제약 조건과 일치하면서도 $H \to b\bar{s}$ 분해비율은 어느 정도까지 증가시킬 수 있는가?
• RQ4 최근의 $B \to X_s\mu^+\mu^-$ 데이터는 $b \to s\gamma$와 관련하여 NMFV-MSSM의 매개변수 공간에 어떤 제약을 가하는가?
• RQ5 모든 간섭 항을 포함한 전면적인 1-루프 진폭은 질량 삽입 근사법을 초월하여 $H \to b\bar{s}$ 비율을 예측하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 두 개의 flavor 혼합 매개변수가 비영일 경우, 단일 비영 매개변수 모델 대비 $\mathcal{B}(H \to b\bar{s})$ 분해비율이 한두 수준만큼 증가할 수 있음.
• 표준모형과 SUSY 기여 간의 간섭은 특히 다수의 flavor 위반 매개변수가 존재할 경우 $H \to b\bar{s}$ 비율을 증폭시키는 데 핵심적인 역할을 함.
• 결과는 현재의 $b \to s\gamma$ 실험적 제약 조건과 일치하며, $B \to X_s\mu^+\mu^-$ 데이터로 확인된 $b \to s\gamma$ 진폭의 부호도 일치함.
• 중성미소 MSSM 힉스 보손에 대해 모델은 $\mathcal{B}(H \to b\bar{s})$ 값을 $\mathcal{O}(10^{-4})$에서 $\mathcal{O}(10^{-3})$ 범위로 예측하며, 최소 flavor 위반 시나리오보다 현저히 높음.
• 모든 $\tan\beta$ 및 스퀴어크 혼합 강도에 대해 유효한 전면적인 1-루프 계산은, 다수의 flavor 위반 매개변수가 존재할 경우 질량 삽입 근사법이 분해비율을 과소평가하고 있음을 보여줌.
• 향후 정밀 연구를 지원하기 위해 NMFV-MSSM용 새로운 FeynArts 모델 파일과 FormCalc 확장 기능을 공개함.