[论文解读] The MSSM Higgs sector and B-Bbar mixing for large tan(beta)

Stéphanie Trine|ArXiv.org|Oct 26, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

该论文系统分析了在大 $\tan\beta$ 条件下的 MSSM 中，Higgs 介导的 $B_d$ 和 $B_s$ 混合贡献，表明超对称对 Higgs 自相互作用的修正可改变 $\Delta M_q$ 与 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 之间的相关性，但目前对 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 的实验约束仍排除了在大部分参数空间中 Higgs 介导对 $\Delta M_q$ 的显著影响，尤其在 $M_A > 200\,\text{GeV}$ 时。

ABSTRACT

A systematic analysis of Higgs-mediated contributions to the Bd and Bs mass differences is presented in the MSSM with large values of tan(beta). In particular, supersymmetric corrections to Higgs self-interactions are seen to modify the correlation between Delta Mq and BR(Bq --> mu+ mu-) for light Higgses. The present experimental upper bound on BR(Bs --> mu+ mu-) is nevertheless still sufficient to exclude noticeable Higgs-mediated effects on the mass differences in most of the parameter space.

研究动机与目标

• 系统识别并计算在大 $\tan\beta$ 的 MSSM 中，超越主导的 $LR$-型振幅的次主导 Higgs 介导的 $\Delta M_q$ 贡献。
• 评估超对称对 Higgs 自耦合的修正是否能改变 $\Delta M_q$ 与 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 之间预期的相关性。
• 在当前实验约束下，确定可观测的 Higgs 介导对 $\Delta M_q$ 的影响在多大程度上是可行的，特别是来自 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 的约束。
• 阐明在大 $\tan\beta$ 范围内，$\Delta M_q$ 作为精确检验 MSSM 时的归一化工具的作用，考虑到 $F_{B_q}$ 和 $V_{tq}$ 的不确定性。

提出的方法

• 在 MFV-MSSM 中对 Higgs 介导的 $B$-混合振幅进行系统的一圈分析，重点关注相对于主导的 $\Delta M_q^{RR}$ 项被抑制一个因子的贡献。
• 识别并计算超对称对 Higgs 自相互作用的修正，特别是由标量夸克-希格斯ino 环引起的 $U(1)_{PQ}$-破坏型 $(H_u \cdot H_d)^2$ 耦合。
• 利用 Peccei-Quinn 对称性极限（$v_d \to 0$）来理解 $RR$-型振幅中的抵消机制，并揭示 $LR$-型贡献成为主导的原因。
• 应用有效场论方法计算 $B_q$ 混合的等效哈密顿量，包括 $LR$ 和 $RR$-型贡献，并评估其干涉效应。
• 施加对 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 和 $\mathcal{B}(B_d\to\mu^+\mu^-)$ 的实验约束以限制参数空间。
• 使用数值基准点（$t_\beta = 40$，$M_{\tilde{g}} = \mu = 1500\,\text{GeV}$，以及其他 TeV 量级的 SUSY 质量）来说明 $\Delta M_q$ 与 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 之间的相互作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 在大 $\tan\beta$ 的 MSSM 中，超对称对 Higgs 自耦合的修正是否能显著改变 $\Delta M_q$ 与 $\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 之间的相关性？
• RQ2 在 MSSM 参数空间中是否存在某些区域，使得尽管有 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 的当前实验约束，Higgs 介导的 $\Delta M_q$ 贡献仍可被观测到？
• RQ3 当引入圈修正时，树图中消失的 $RR$-型贡献如何影响 $\Delta M_q$-$\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 的相关性？
• RQ4 在大 $\tan\beta$ 条件下，$\Delta M_q$ 在多大程度上可作为归一化因子，以减少通过 $B_q\to\mu^+\mu^-$ 探测 MSSM 时的不确定性？
• RQ5 从 $B_s\to\mu^+\mu^-$ 分支比与 $\Delta M_s$ 的相互作用中，对轻 Higgs 粒子质量（特别是 $M_A < 200\,\text{GeV}$）有何约束？

主要发现

• 与主导的 $LR$-型振幅相比，$RR$-型 Higgs 介导的 $\Delta M_q$ 贡献被抑制了 $1/2$ 因子和一个微小的 $P_{1}^{SLL}$ 顶点因子，因此处于次级地位。
• 对于 $M_A > 200\,\text{GeV}$，除了标准的 $LR$-型贡献外，未发现对 $\Delta M_q$ 有显著的新 Higgs 介导效应。
• 超对称对 Higgs 自耦合的修正可适度改变 $\Delta M_q$-$\mathcal{B}(B_q\to\mu^+\mu^-)$ 的相关性，尤其在 $M_A < 200\,\text{GeV}$ 区域。
• 目前对 $\mathcal{B}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 的实验上限足以排除在大 $\tan\beta$ 和 TeV 量级 SUSY 的（实际）所有 MSSM 参数空间中 $\Delta M_q$ 的显著 Higgs 效应。
• 仅在具有极轻的 $A$ 玻色子以及较大的 $\mu$ 和 $a$-项的微调区域才可能存在不可忽略的效应，但这些区域因 $B\to\tau\nu$ 分支比测量而被排除。
• 精确测量 $\Delta M_q$ 作为归一化工具具有重要价值，可在大 $\tan\beta$ 条件下通过 $B_q\to\mu^+\mu^-$ 衰变探测 MSSM 时，减少 $F_{B_q}$ 和 $V_{tq}$ 的不确定性。