[论文解读] Radiative Corrections to SUSY processes in the MSSM

W. Majerotto|ArXiv.org|Sep 12, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

本文使用壳层重整化方案，对最小超对称标准模型（MSSM）中超对称过程的系统性一环辐射修正进行了计算。推导了标量 fermion、带电ino 和中性ino 的精确重整化条件，表明电弱修正可达 5–15%，在未来的线性 e⁺e⁻ 对撞机（如 TESLA）中对精确物理研究至关重要。

ABSTRACT

We review the status of radiative corrections to SUSY processes. We present the method of the on-shell renormalization for the sfermion and the chargino/neutralino system and work out the appropriate renormalization conditions. In particular, we discuss slepton, squark, chargino and neutralino production in e+ e- collisions and the two-body decays of sfermions and of Higgs bosons into SUSY particles. It is necessary to take into account radiative corrections in the precision studies possible at a future linear e+ e- collider.

研究动机与目标

• 为未来线性 e⁺e⁻ 对撞机（如 TESLA）中超对称粒子的精确研究提供支持。
• 解决由于预期具有高分辨率（Δm ~ 0.1–3 GeV）而必须包含高阶修正的必要性。
• 为 MSSM 中的标量 fermion 以及带电ino/中性ino 系统开发一致的壳层重整化方案。
• 确保超对称过程辐射修正的数值稳定性和过程无关性。
• 量化电弱修正与 QCD 修正对超对称产生和衰变可观测量的影响大小。

提出的方法

• 采用以极质量为物理参数的壳层重整化方案，保持规范对称性和超对称性不变。
• 使用 $\overline{\text{DR}}$ 正则化方案，结合维数缩减（$n=4-r\epsilon$, $r=0$），以在一环阶保持超对称性。
• 通过幺正变换和反项分解，推导标量 fermion 混合角、波函数和质量矩阵的重整化条件。
• 采用 $R_\xi$ 规范固定方法，确保自能与顶点修正之间的一致性。
• 通过幺正变换和反对称混合修正，构建标量 fermion 与带电ino/中性ino 部分的反项。
• 计算 $e^+e^- \to \tilde{\chi}^+\tilde{\chi}^-$, $\tilde{\chi}^0\tilde{\chi}^0$, $\tilde{f}\bar{\tilde{f}}$, 以及 $H \to \tilde{\chi}^+\tilde{\chi}^-$, $\tilde{\chi}^0\tilde{\chi}^0$ 过程的一环修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 在未来的线性 $e^+e^-$ 对撞机中，MSSM 中超对称过程的辐射修正有多大影响？
• RQ2 电弱修正对带电ino 和中性ino 对产生及衰变有何影响？
• RQ3 壳层重整化方案能否为超对称可观测量提供数值稳定且与过程无关的结果？
• RQ4 对于标量 fermion 和希格斯粒子衰变为超对称粒子的过程，QCD 与电弱修正的大小如何比较？
• RQ5 $\tan\beta$ 在 Higgs 粒子衰变为中性ino 的微扰计算可靠性中起什么作用？

主要发现

• 对于某些参数选择，特别是大 $\tan\beta$ 情况下，$H^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_2$ 和 $A^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_3$ 的电弱修正可高达 15%。
• 对于 $H^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_2$，修正显著且强烈依赖于三线耦合 $A$，如图 8 所示（$\tan\beta=10$, $M=500$ GeV, $\mu=150$ GeV）。
• 当 $\tan\beta=50$ 时，$A^0 \to \tilde{\chi}^0_1\tilde{\chi}^0_3$ 的修正变得极大，表明微扰理论可能失效。
• 对 $\tilde{t}_2 \to t\tilde{g}$ 和 $\tilde{g} \to \bar{t}\tilde{t}_1$ 的 SUSY-QCD 修正可达 10%，凸显了包含顶夸克和底夸克圈修正的重要性。
• 对夸克对产生的 QCD 修正可达 50%，表明其通常占主导地位，但在参数空间的特定区域，电弱修正也非可忽略。
• 使用运行质量与耦合常数（如 $m_q(Q)_{\text{MSSM}}$, $A_q(Q)$）可提高微扰稳定性，尤其在大 $\tan\beta$ 时，同时通过保持混合角 $\theta_{\tilde{q}}$ 的壳层条件，可抵消波函数修正。