[论文解读] Renormalization of dimension-six operators relevant for the Higgs decay h -> {\gamma} {\gamma}

Joan Elias Miró, J. R. Espinosa+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 22, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 40

一句话总结

本文计算了影响希格斯粒子衰变 h → γγ 的维数六算符在一圈重整化下的结果，表明当前-当前算符混合不会产生对数增强的贡献。研究显示，只有那些威尔逊系数大小为一圈量级的算符——特别是费米子电偶极-电偶极算符——才能通过跑动方程混合产生贡献，通过选择合适的算符基，使分析得以简化。

ABSTRACT

The discovery of the Higgs boson has opened a new window to test the SM through the measurements of its couplings. Of particular interest is the measured Higgs coupling to photons which arises in the SM at the one-loop level, and can then be significantly affected by new physics. We calculate the one-loop renormalization of the dimension-six operators relevant for h -> {\gamma} {\gamma}, which can be potentially important since it could, in principle, give log-enhanced contributions from operator mixing. We find however that there is no mixing from any current-current operator that could lead to this log-enhanced effect. We show how the right choice of operator basis can make this calculation simple. We then conclude that h -> {\gamma} {\gamma} (and also h -> {\gamma} Z) can only be affected by RG mixing from operators whose Wilson coefficients are expected to be of one-loop size, among them fermion dipole-moment operators which we have also included.

研究动机与目标

• 研究在有效场论框架下，算符混合是否可通过维数六算符在希格斯衰变 h → γγ 中产生对数增强的贡献。
• 阐明当前-当前算符在跑动方程演化中可能产生的对数增强效应的作用。
• 证明算符基的选择可简化重整化计算，并确保有效场论方法的一致性。
• 在威尔逊系数自然量级估计的前提下，识别哪些维数六算符可通过跑动方程混合对 h → γγ 产生实际贡献。

提出的方法

• 计算采用标准模型有效场论（SMEFT）中维数六算符的一圈跑动方程（RGEs）。
• 使用特定算符基以简化混合结构，特别是避免冗余算符带来的复杂性。
• 分析聚焦于希格斯电偶极算符与其他维数六算符（尤其是当前-当前类型）之间的混合。
• 显式包含并评估费米子电偶极-电偶极算符在跑动方程混合中的潜在作用。
• 通过分析异常维数矩阵的结构，评估对数增强的潜力。
• 通过比较一圈量级预期的威尔逊系数大小，评估各算符在混合模式中的相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在SMEFT中，当前-当前算符是否可通过跑动方程混合在 h → γγ 中产生对数增强的贡献？
• RQ2 算符基的选择对 h → γγ 一圈重整化计算的简洁性与准确性有何影响？
• RQ3 在威尔逊系数自然量级预期下，哪些维数六算符可通过跑动方程混合对 h → γγ 产生实际贡献？
• RQ4 费米子电偶极-电偶极算符在 h → γγ 振幅的重整化中是否起显著作用？
• RQ5 是否存在除主导一圈贡献外，通过与维数六算符混合导致 h → γγ 中出现大对数增强的机制？

主要发现

• 与潜在预期相反，当前-当前算符在 h → γγ 的重整化中不会产生对数增强的贡献。
• 选择合适的算符基可显著简化重整化过程，并避免虚假的混合效应。
• 只有那些预期威尔逊系数为一圈量级的算符——如费米子电偶极-电偶极算符——才能通过跑动方程混合对 h → γγ 产生有意义的贡献。
• 因此，希格斯衰变 h → γγ 主要受一圈量级系数的影响，而不会因高阶混合效应产生显著增强。
• 在所考虑的维数六算符中，费米子电偶极-电偶极算符被确定为在跑动方程混合中对 h → γγ 贡献最大的关键算符。