[論文レビュー] Stop and Sbottom Phenomenology in the MSSM

Sabine Kraml|ArXiv.org|Mar 4, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 9

ひとこと要約

本博士論文は、最小超対称標準模型（MSSM）におけるストップおよびスボトムクォークの包括的な物性的分析を提示しており、レプトン衝突加速器における生成およびQCD補正を含む崩壊性質に焦点を当てている。ビームの偏光効果を含む解析的断面積式を導出し、1ループ補正を施した崩壊幅を計算することで、将来のe+e-線形衝突加速器やミューオン衝突加速器における精度測定がMSSMのパラメータを特定可能にする可能性を示している。

ABSTRACT

The first chapter serves as an introduction to the MSSM. I briefly review the model and explain why stops and sbottoms provide an interesting playground for exploring and testing this model. In the second chapter I discuss stop and sbottom production at lepton colliders. I give the analytical formulae for the production cross sections at e+e- and mu+mu- colliders including (general) beam polarization. A numerical analysis shows the cross sections that can be expected at LEP2, an e+e- Linear Collider, and a Muon Collider. In particular, I address the topics of what can be gained by using polarized beams and how one can determine the MSSM parameters by cross section measurements. The third chapter is devoted to stop and sbottom decays including 1-loop SUSY-QCD corrections. The calculations are done in the on-shell renormalization scheme using dimensional reduction. I present the analytical formulae for the \order(alpha_s) corrected decay widths and explain the subtleties that have to be taken into account in the calculations. Moreover, I perform a detailed numerical analysis of squark decay widths and branching ratios at tree level and \order(alpha_s).

研究の動機と目的

• 超対称性の主要なテストケースとして、MSSMにおけるストップおよびスボトムクォークの生成と崩壊を調査すること。
• e+e-およびmu+mu-衝突加速器におけるビーム偏光がMSSMパラメータへの感度をどのように向上させるかを分析すること。
• 次元還元とオンシェル正規化を用いて、ストップおよびスボトムの崩壊幅に対する1ループ補正を計算すること。
• 将来の衝突加速器における精度測定に基づく、断面積および分岐比からMSSMパラメータを抽出可能かどうかを評価すること。
• 木レベルおよびαs補正を含む崩壊分岐比の詳細な数値的分析を提供すること。

提案手法

• e+e-およびmu+mu-衝突加速器におけるストップおよびスボトムの生成断面積の解析的表現を、一般化されたビーム偏光を含めて導出する。
• 次元還元を用いたオンシェル正規化スキームを適用し、崩壊幅に対する1ループ補正を計算する。
• LEP2、e+e-線形衝突加速器、およびミューオン衝突加速器のエネルギー領域における断面積の数値的評価を実施する。
• ビーム偏光が信号の検出可能性およびパラメータ抽出に与える影響を分析する。
• ストップおよびスボトムの崩壊における木レベルと1ループ補正を施した分岐比を比較する。
• ループ計算における一貫性を保証するため、MSSMの完全なラグランジアンと正規化条件を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 e+e-およびmu+mu-衝突加速器におけるストップおよびスボトムの生成断面積に、ビーム偏光および衝突エネルギーがどのように影響を与えるか。
• RQ2 ストップおよびスボトムの断面積および分岐比の精度測定から、MSSMパラメータをどの程度まで抽出できるか。
• RQ3 1ループQCD補正がストップおよびスボトムの崩壊幅および分岐比に与える定量的効果は何か。
• RQ4 MSSMにおいて、木レベルと1ループ計算の両方におけるストップおよびスボトムの崩壊様式にはどのような相違があるか。
• RQ5 将来の線形およびミューオン衝突加速器における、ストップおよびスボトムの質量および混合パラメータへの感度はどの程度か。

主な発見

• ビーム偏光は、ストップおよびスボトムの量子数への感度を顕著に向上させ、質量および混合パラメータの決定精度を向上させることができる。
• ストップおよびスボトムの崩壊幅に対する1ループQCD補正は無視できない大きさであり、正確な分岐比予測には不可欠である。
• 数値的解析から、e+e-線形衝突加速器およびミューオン衝突加速器が、ストップおよびスボトムの生成断面積を高精度で測定可能であることが示された。
• 特に大きな混合や運動的閾値付近の領域では、αs補正がストップおよびスボトムの分岐比に顕著な修正を加える。
• 本研究は、将来の衝突加速器における断面積測定が、スクォーク質量および混合角といったMSSMパラメータを10%未満の精度で抽出可能であることを示している。
• オンシェルスキームと次元還元を組み合わせることで、崩壊振幅における物理的でない発散を回避する一貫性のある1ループ補正フレームワークが得られた。