[논문 리뷰] Two-Loop Contributions of the Order $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ to the Masses of the Higgs Bosons in the CP-Violating NMSSM

Margarete Mühlleitner, Dao Thi Nhung외 2명|arXiv (Cornell University)|2014. 12. 02.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 혼합 DR-온셸프 재규격화 체계를 사용하여 CP-비대칭인 다음 최소 초대칭 표준모형(NMSSM)에서 힉스 보손 질량에 대한 두 루프 O(αtαs) 보정을 계산한다. 이러한 보정은 일중 루프 결과 대비 이론적 불확도를 5–10% 감소시키며, 표준모형을 초월한 힉스 섹터 물리학의 질량 예측 정밀도를 크게 향상시킨다.

ABSTRACT

We provide the two-loop corrections to the Higgs boson masses of the CP-violating NMSSM in the Feynman diagrammatic approach with vanishing external momentum at ${\cal O} (\alpha_t \alpha_s)$. The adopted renormalization scheme is a mixture between $\overline{ ext{DR}}$ and on-shell conditions. Additionally, the renormalization of the top/stop sector is provided both for the $\overline{ ext{DR}}$ and the on-shell scheme. The calculation is performed in the gaugeless limit. We find that the two-loop corrections compared to the one-loop corrections are of the order of 5-10\%, depending on the top/stop renormalization scheme. The theoretical error on the Higgs boson masses is reduced due to the inclusion of these higher order corrections.

연구 동기 및 목표

• CP-비대칭 NMSSM에서 힉스 보손 질량에 대한 두 루프 O(αtαs) 보정을 계산한다.
• 고차항 양자 보정을 포함하여 힉스 질량 예측의 이론적 정밀도를 향상시킨다.
• 특히 LHC 데이터 해석에 관련된, NMSSM 힉스 섹터의 이론적 불확도를 감소시킨다.
• 톱/스탑 섹터와 힉스 섹터 파rameter에 대해 DR 및 온셸프 체계를 조합한 일관된 재규격화 프레임워크를 제공한다.
• 확장된 힉스 섹터와 CP-비대칭을 포함하는 모델에서 정확한 힉스 질량 스펙트럼 계산을 지원한다.

제안 방법

• 두 루프 자기에너지 도형에 대해 외부 운동량을 0으로 놓은 파인먼 도형적 접근을 사용한다.
• 혼합 재규격화 체계를 적용: 게이지 및 요카다 상수에는 DR, 물리적 질량과 파동함수에는 온셸프 조건을 사용한다.
• 두 루프 진폭의 구조를 단순화하기 위해 게이지 없는 근사에서 계산을 수행한다.
• 유한 기여를 분리하기 위해 발산 부분을 제거한 채, 중성 힉스 보손의 두 루프 수준에서의 반항제 질량 행렬을 유도한다.
• 톱 쿼크 질량의 두 루프 재규격화 그룹 진화를 Mt에서 SUSY 스케일까지 수행한다.
• 표준 차원 정규화와 함께 스칼라 및 텐서 두 점 함수(A0, B0, B1)를 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CP-비대칭 NMSSM에서 두 루프 O(αtαs) 보정의 크기와 구조는 어떻게 되는가?
• RQ2 이 보정은 일중 루프 결과와 비교해 이론적 불확도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 재규격화 체계 선택(DR 대비 온셸프)이 계산된 힉스 질량 이동에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 힉스 및 스토프 섹터의 CP-비대칭 위상은 두 루프 보정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 보정은 관측된 125–126 GeV 힉스 보손과의 일致성에 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• 두 루프 O(αtαs) 보정은 토퍼/스탑 재규격화 체계에 따라 일중 기여 대비 5–10% 정도의 크기를 가진다.
• 이러한 고차항 보정을 포함함으로써 힉스 질량 예측의 이론적 불확도가 감소한다.
• 혼합 DR-온셸프 재규격화 체계는 힉스 자기에너지와 반항제 기여 간의 일관성을 보장한다.
• 중성 힉스 섹터에 대해 두 루프 반항제 질량 행렬의 유한 기여를 명시적으로 유도하였으며, λ, tanβ 및 스토프 혼합 파rameter 기여를 포함한다.
• 보정은 게이지 없는 근사에서 수행되었으며, 진폭의 구조를 단순화하면서도 힉스 질량 이동에 필수적인 물리적 요소를 유지한다.
• 결과는 특히 가벼운 스토프 또는 CP-비대칭 위상이 존재하는 시나리오에서, NMSSM에서의 고정밀 힉스 물리학에 필수적이다.