[論文レビュー] SUSY QCD and SUSY Electroweak Loop Corrections to $b, t$ and $ au$ Masses Including the Effects of CP Phases

Tarek Ibrahim, Pran Nath|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 85被引用数 28

ひとこと要約

この論文は、MSSMにおけるスピン統合パラメータに完全なCP位相を含めた状態で、bクォーク、トップクォーク、τレプトンの質量に対する1ループ超対称QCDおよび電弱補正を計算している。CP位相がこれらの補正の大きさと符号に顕著な影響を与えることが判明した。bクォークでは最大30%、τレプトンでは5%の補正が生じるが、トップクォークの補正は1%未満に留まり、tan βと位相に強く依存する。

ABSTRACT

We compute supersymmetric QCD and supersymmetric electroweak corrections to the b and t quark masses and to the $ au$ lepton mass in the presence of CP phases valid for all $ an\beta$. The analysis includes one loop diagrams arising from the exchange of gluinos, charginos and neutralinos. We find that the CP effects can change both the magnitude as well as the sign of the supersymmetric loop correction. In the region of parameter space studied we found that the numerical size of the correction to the b quark mass can be as large as 30 percent and to the $ au$ lepton mass as much as 5 percent. For the top quark mass the correction is typically less than a percent. These corrections are of importance in unified models since $b- au$ and $b-t- au$ unification is strongly affected by the size of these corrections. More generally these results will be of importance in analyses of quark-lepton textures with the inclusion of CP phases. Further, the analysis presented here is relevant in a variety of low energy phenomena where supersymmetric QCD and supersymmetric electroweak corrections on b mass enter prominently in B physics, e.g., in processes such as $B^0_{s,d} o l^+\l^-$.

研究の動機と目的

• MSSMにおいて、完全なCP位相を含むソフト対称性破れパラメータのもとで、bクォーク、トップクォーク、τレプトンの質量に対する1ループ超対称QCDおよび電弱補正を計算すること。
• ソフトSUSY破れパラメータ内のCP対称性破れ位相がフェルミオン質量補正に与える影響を、すべてのtan β値に対して調査すること。
• これらの補正が、大統一理論（例：SU(5), SO(10)）におけるYukawa統一および低エネルギーB物理学過程に与える影響を評価すること。
• これらの補正が電気双極子モーメント（EDM）制約を満たす条件のもとでCP位相にどれほど敏感であるかを検討すること。
• tan β やCP位相に制限を設けない完全な1ループ解析を提供し、従来の大きなtan βや位相がゼロの状況に限定された研究を拡張すること。

提案手法

• グルーギノ、チラリノ、ニュートラリノの交換を含む1ループ図的技術を用いて、フェルミオン質量への補正を計算する。
• 一般形式を適用し、HiggsボソンへのYukawaカップリングのずれを評価する。これは、ループ補正によって生じる両方のHiggsダブルット（H₀₁およびH₀₂）への有効カップリングを含む。
• 補正されたランニング質量を∆b = [Re(∆hb)/hb tan β + Re(δhb)/hb]として導出し、すべてのtan βに対して有効な解析的表現を提供する。
• 複素数のソフト対称性破れパラメータ（例：µ₀、A₀、ゲージノ質量の位相）を組み込み、MSSMにおけるCP対称性破れをモデル化する。
• 電子、中性子、Hg原子の制限を含む、EDM制約を満たすキャンセレーション機構を用いたパラメータセットを用いて数値的解析を実施する。
• 位相がゼロの極限および大きなtan βの極限において結果を検証し、先行研究と整合することを確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフト対称性破れパラメータ内のCP対称性破れ位相が、bクォーク、トップクォーク、τレプトンの質量に対する1ループ補正にどのように影響を与えるか？
• RQ2 これらの補正の定量的大きさと符号がCP位相にどのように依存するか、特にYukawa統一の文脈において。
• RQ3 補正はさまざまなtan β値においてどのように変化するか？中程度または小さなtan βでも顕著な影響を及ぼすか？
• RQ4 大きなCP位相が現在のEDM制約と整合するか？このような位相がフェルミオン質量補正の大きさと構造にどのように影響を与えるか？
• RQ5 これらの補正が、B⁰ₛ,ₔ → l⁺l⁻崩壊を含む精密B物理学観測量にどの程度影響を与えるか？

主な発見

• bクォーク質量に対する超対称QCDおよび電弱補正は、CP位相に強く依存し、最大30%の大きさに達する。
• τレプトン質量に対しても、5%に達する補正が生じ、質量の絶対値が小さいにもかかわらずCP位相に顕著に敏感であることが判明した。
• トップクォーク質量の補正は、大きさにおいて1%未満に留まり、しかしソフト対称性破れパラメータのCP位相に強く依存している。
• 補正の符号と大きさの両方がCP位相によって変化することから、位相依存のキャンセレーションや強化が可能であることが示された。
• 補正は、グルーギノ（ξ₃）、チラリノ/ニュートラリノ（α_A₀）、ヒッグスノ質量（θ_µ）の各セクターの位相に強く敏感であり、パラメータ間の非自明な相互作用が存在する。
• キャンセレーション機構を適用することでEDM制約と整合する結果が得られ、実験的制約に違反しない範囲で大きな位相を許容できる。