[論文レビュー] The new (g − 2)µ measurement and limits on the light Higgs bosons in 2HDM (II)

Maria Krawczyk|arXiv (Cornell University)|Mar 20, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、最新のミュオン g−2 測定結果を用いて、2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）のパラメータに対する制約を再評価している。2つの異なるハドロン的真空極化推定（Davier & Höcker および Jegerlehner 2000）を適用し、ケースAの推定では95%信頼水準（CL）で軽いスカラー ヒッグスボソン（h）が除外されるのに対し、10–70 GeVの質量をもつ擬スカラー ヒッグスボソンと tanβ > 20 は依然として妥当である。ケースBでは、スカラーおよび擬スカラー状態の両方について tanβ の上限が得られる。

ABSTRACT

We discuss how new data for a_{mu}= (g-2)_{mu}/2 improve constraints on new physics. Using two types of estimations of a_{mu}^{had} (Davier & H{o}cker (case A) and Jegerlehner2000 (case B)) we evaluate 95% CL intervals for a new contribution, which can be used to constrain any model beyond the Standard Model. We apply these intervals to the general 2HDM (Model II), where up to now one light neutral Higgs particle, h or A, was allowed by the data. Assuming that only one Higgs boson contributes to a_{mu}^{2HDM} the two-loop calculation based on the case A leads to the exclusion of scalar $h$ while a pseudoscalar with mass between 10 and 70 GeV (for tan beta > 20) is allowed. For case B the upper limits for tan beta for both scalar and pseudoscalar are obtained.

研究の動機と目的

• 最新のミュオンの異常磁気モーメント (g−2)μ の測定結果を用いて、標準模型を超える新しい物理の制約を強化すること。
• 2つの異なるハドロン的真空極化推定（ケースA：Davier & Höcker、ケースB：Jegerlehner 2000）が2HDMの許容パラメータ空間に与える影響を評価すること。
• 更新された (g−2)μ データのもとで、一般2HDM（モデルII）における軽い中性ヒッグスボソン（h もしくは A）の妥当性を評価すること。
• あらゆる標準模型を超えるモデルに適用可能な、新しい物理の寄与に対する aμ の95%信頼水準（CL）区間を導出すること。

提案手法

• ハドロン的真空極化寄与 aμ^had の2つの異なる推定値（ケースA：Davier & Höcker、ケースB：Jegerlehner 2000）を用い、合計 aμ 及びその不確実性を計算する。
• 一般2HDM（モデルII）における主要な放射修正を組み込んだ、2HDM の aμ^2HDM に対する2ループ計算を実施する。
• 実験的測定値および (g−2)μ の不確実性から、aμ に対する新しい物理の寄与の95%信頼水準（CL）区間を導出する。
• 軽いヒッグスボソン（h もしくは A）の許容パラメータ空間を、測定された aμ と整合するように制約する。ただし、2HDMの振幅に寄与するのは1つのヒッグスボソンのみであると仮定する。
• aμ^2HDM に寄与するのは1つの中性ヒッグス（スカラー h もしくは擬スカラー A）のみである場合に注目し、制約の解釈を単純化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新しい (g−2)μ 測定結果は、2HDMにおける軽いスカラー ヒッグスボソンの存在にどのような意味を持つのか？
• RQ2 異なるハドロン的真空極化推定（ケースA 対 ケースB）は、aμ に対する新しい物理の寄与にどのような影響を与えるか？
• RQ3 特に tanβ が大きい場合に、10–70 GeV の質量をもつ擬スカラー ヒッグスボソンは、更新された (g−2)μ データのもとで2HDMで許容されるか？
• RQ4 ケースBの aμ^had 推定を用いることで、スカラーおよび擬スカラー ヒッグスボソンの両方について tanβ の上限をどのように導出できるか？
• RQ5 2HDM（モデルII）は、95%信頼水準で測定された (g−2)μ と整合しながら、軽いヒッグスボソンを含むことができるか？

主な発見

• aμ^had のケースA推定（Davier & Höcker）のもとでは、2HDMにおいて軽いスカラー ヒッグスボソン（h）は95%信頼水準で除外される。
• 同じケースAにおいて、10–70 GeV の質量をもつ擬スカラー ヒッグスボソンは、tanβ > 20 の条件下で許容される。
• ケースB（Jegerlehner 2000）では、スカラーおよび擬スカラー ヒッグスボソンの両方について tanβ の上限が導出され、大きな tanβ 値は好ましくないことが示される。
• 2HDM（モデルII）における aμ^2HDM の2ループ計算は、軽いヒッグス状態が存在する場合、異常磁気モーメントに寄与する主要因がヒッグス系であることを確認している。
• aμ に対する新しい物理の寄与の95%CL区間は、頑健であり、標準模型を超えるあらゆるモデルの制約に利用可能である。
• 結果から、更新された (g−2)μ 測定結果が、特にスカラー状態に関して、2HDMにおける軽いヒッグスボソンの制約を顕著に厳しくしていることが示された。