[论文解读] Anomalous magnetic moment of the muon in the two Higgs doublet model

E. O. İltan, H. Sundu|ArXiv.org|Mar 10, 2001

Computational Physics and Python Applications被引用 3

一句话总结

本文在类型III的两希格斯双重模型（2HDM）中计算了新物理对μ子反常磁矩（g-2）的贡献，包括标量和赝标量希格斯玻色子。推导出轻子味破坏耦合的严格上限 |ξ̄ₑᴺ,τμ| < 30 ± 5 GeV，该上限显著优于来自μ子电偶极矩的约束，原因在于当前实验不确定度下，g-2对这一耦合具有更高的敏感性。

ABSTRACT

We calculate the new physics effects on the anomalous magnetic moment of the muon in the framework of the two Higgs doublet model. We predict an upper bound for the lepton flavor violating coupling, which is responsible for the point like interaction between muon and tau, by using the uncertainty in the experimental result of the muon anomalous magnetic moment. We show that the upper bound predicted is more stringent compared to the one which is obtained by using the experimental result of the muon electric dipole moment

研究动机与目标

• 研究类型III两希格斯双重模型（2HDM）中对μ子反常磁矩（AMM）的新物理效应。
• 利用μ子AMM测量的实验不确定度，推导出对轻子味破坏性μ-τ耦合的模型无关上限。
• 将所得约束与来自μ子电偶极矩（EDM）极限的约束进行比较。
• 评估AMM对内部μ轻子和e轻子贡献的敏感性，并说明为何在分析中可忽略其影响。

提出的方法

• 在一阶微扰计算中，包括中性希格斯玻色子h⁰和A⁰的贡献，内部μ子和τ子作为传播子。
• 该模型假设通过复Yukawa耦合ξ̄ₑᴺ,τμ，在树图层次存在轻子扇区的味改变中性流（FCNC）。
• 利用通用2HDM拉格朗日量和希格斯势的参数化形式，推导出新物理对μ子AMM贡献的理论表达式。
• 通过要求新物理贡献Δaμ,New不超过当前实验不确定度（约1–2×10⁻⁹），确定|ξ̄ₑᴺ,τμ|的上限。
• 分析中包括与95%置信水平极限dμ < 10.34×10⁻¹⁹ e·cm所得EDM约束的比较。
• 通过图表展示|ξ̄ₑᴺ,τμ|、sinθτμ和希格斯质量的依赖关系，并对μ子耦合进行敏感性分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 在类型III2HDM中，基于μ子反常磁矩测量的实验不确定度，μ-τ轻子味破坏耦合的上限是多少？
• RQ2 该上限与来自μ子电偶极矩约束所得的上限相比如何？
• RQ3 μ子AMM在多大程度上对2HDM中内部μ子贡献敏感？
• RQ4 中性希格斯玻色子h⁰和A⁰的质量如何影响新物理对μ子AMM的贡献？
• RQ5 通过g-2测量能否比EDM测量更严格地约束μ-τYukawa耦合中的复相位？

主要发现

• 基于新物理对μ子AMM的贡献不得超过当前实验不确定度（约1–2×10⁻⁹）的假设，预测μ-τ味破坏耦合|ξ̄ₑᴺ,τμ|的上限小于30 ± 5 GeV。
• 该上限显著优于来自μ子电偶极矩极限的约束，后者给出的上限约为~10³ GeV。
• 新物理对μ子AMM的贡献随|ξ̄ₑᴺ,τμ|增大而增加，当耦合常数超过约30 GeV时，将超出实验不确定度。
• μ子AMM对μ-μYukawa耦合的敏感性较弱，因此在|ξ̄ₑᴺ,μμ| < 0.1 GeV时可合理忽略其影响。
• AMM贡献随希格斯质量mₕ⁰的增加而减小，表明较重的希格斯玻色子会抑制新物理效应。
• 对CP破坏相sinθτμ的依赖关系表明，较大的sinθτμ值会降低贡献，有助于使其保持在实验不确定度范围内。