[論文レビュー] Radiative corrections to $h^0 o WW^*/ZZ^* o 4$\,leptons in the MSSM

W. Hollik, Jian-Hui Zhang|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 59被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、MSSMにおける$h^0 \to WW^*/ZZ^* \to 4$ レプトンの崩壊における$Ø(\alpha)$電弱放射修正を計算し、FeynHiggsを用いて二ループ補正を組み込む。ヒッグス混合とスピンダー粒子のループ（特に重いフェルミオンとスフェルミオン）が崩壊幅に顕著な影響を与えることが判明し、特にデカップリング限界およびベンチマークMSSMシナリオで顕著な効果が観察された。

ABSTRACT

The electroweak $\mc O(α)$ radiative corrections to the decay of the lightest MSSM Higgs boson to four leptons are presented, improved by the two-loop corrections provided by the program package FeynHiggs. We also analyze the results in the decoupling limit and investigate the numeric impact of contributions from the genuine supersymmetric particle spectrum.

研究の動機と目的

• CP保存MSSMにおける$h^0 \to WW^*/ZZ^* \to 4$ レプトン崩壊モードの$\mathcal{O}(\alpha)$ 電弱放射修正を計算すること。
• 真のスピンダー粒子ループ（重いフェルミオンやスフェルミオンを含む）が崩壊振幅に与える数値的影響を評価すること。
• $h^0$ と $H^0$ 間のCP対称状態のヒッグス混合が、有効崩壊振幅形式を用いて、木レヴェルを超えてどのように影響を与えるかを分析すること。
• $M_{A^0} \gg M_Z$ であるデカップリング限界における補正の振る舞いを調査し、SMの予想と比較すること。
• 将来のLHCおよびILCの測定において、MSSMとSMのヒッグス系を区別できる精度の結果を提供すること。

提案手法

• FeynHiggsパッケージを用いて、MSSMにおけるヒッグスボソンの自己エネルギーおよび結合定数に対する二ループ補正を組み込む。
• ヒッグス混合に起因する非デカップリング効果を考慮するため、有効崩壊振幅形式を適用する。
• ソフトおよび衝突する光子特異性を扱うために、仮想および実光子放出を含む$\mathcal{O}(\alpha)$ 電弱補正を実施。
• ドーナツ減算法を実装して、ソフトおよび衝突する発散を解析的に分離・キャンセルし、安定な数値積分を可能にする。
• 相空間写像および分裂関数を用いて衝突放射をモデル化し、光子を包含的に取り扱うことで、質量に依存しない性質を保証する。
• ベンチマークMSSMシナリオおよびデカップリング限界での結果を評価し、SMの予測と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $\mathcal{O}(\alpha)$ 電弱補正は、MSSMにおける$h^0 \to WW^*/ZZ^* \to 4$ レプトン崩壊幅にどのように影響するか？
• RQ2 真のスピンダー粒子ループ（例：重いフェルミオン、スフェルミオン）がこの崩壊の放射修正に与える数値的寄与はどの程度か？
• RQ3 $h^0$ と $H^0$ 間のヒッグス混合効果は、木レヴェルを超えてどのように崩壊振幅に影響を与えるか？
• RQ4 MSSMのデカップリング限界における放射補正はどのように振る舞い、SMとはどの程度異なるか？
• RQ5 FeynHiggsによる二ループ補正は、崩壊幅の予測精度をどの程度向上させるか？

主な発見

• $h^0$ と $H^0$ 間のヒッグス混合は、ヒッグス伝播関数に対して数値的に顕著な補正を引き起こし、有効振幅形式を用いてこれを扱っている。
• FeynHiggsによる二ループ補正を組み込むことで、特に$\tan\beta$ および $M_{A^0}$ が大きい領域において、崩壊幅の精度が顕著に向上した。
• ループ中の重いフェルミオンおよびスフェルミオンの寄与は、特に$h^0 \to ZZ^*$ チャネルで数値的に重要であることが判明した。
• デカップリング限界ではMSSMの結果はSMの予測に近づくが、ヒッグス混合およびループ補正に起因する非デカップリング効果により、依然としてずれが残存する。
• ドーナツ減算法は、ソフトおよび衝突する発散を効果的にキャンセルし、統計的不確実性が低減された安定で正確な数値積分を可能にした。
• 衝突する光子を包含的に取り扱った場合、最終結果は光子およびフェルミオンの質量に依存せず、赤外有限性の要件を満たしている。