[论文解读] Automatised full one-loop renormalisation of the MSSM II: The chargino-neutralino sector, the sfermion sector and some applications

N. Baro, F. Boudjema|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文提出了一套全自动的一圈重整化框架，用于MSSM的超费米子与带电粒子-中性子杂交态圈，采用SloopS代码，整合了先进的场论工具以确保规范不变性与方案一致性。结果表明，电弱修正对截面有显著影响——带电粒子对产生过程的修正可达−15%；而对tanβ和混合参数的方案依赖性极小（≤0.3%），验证了对对撞机与暗物质物理的高精度预测的稳健性。

ABSTRACT

An on-shell renormalisation programme for the chargino/neutralino and the sfermion sectors within the Minimal Supersymmetric Standard Model as implemented in a fully automated code, SloopS, for the calculation of one-loop processes at the colliders and in astrophysics, is presented. This is a sequel to our study in arXiv:0807.4668 [hep-ph] where an on-shell renormalisation of the Higgs (and the gauge/fermion) sector is performed. The issue of mixing is treated in a unified and coherent manner in all these sectors, in particular we give some new insight into the renormalisation of the mixing angle in the sfermion sector and like with the Higgs sector and the issue of tan(beta) we discuss different schemes. We also perform numerical comparisons between our code SloopS and different results found in the literature. In particular we consider loop corrections to the neutralino and sfermion masses, chargino pair production and stau pair production in e^{+}e^{-} colliders, as well as a few decays of the heavier chargino. For all these observables, we analyse the tan(beta) scheme dependence using different definitions of this parameter and comment on the impact of using different renormalisation of the mixing parameter in the sfermion sector.

研究动机与目标

• 开发MSSM超费米子与带电粒子-中性子杂交态圈的全自动、一致的一圈重整化方案。
• 解决MSSM中精确计算的挑战，特别是对暗物质丰度与对撞机可观测量的计算，这些量需要超越树图水平的圈修正。
• 通过非线性规范固定与自动费曼规则生成，确保规范不变性与紫外有限性。
• 比较tanβ与超费米子混合参数的多种重整化方案，评估其对物理可观测量的影响。
• 实现对线性对撞机中带电粒子与超费米子对产生等过程的高精度预测。

提出的方法

• SloopS代码使用LanHEP的改进版本，从超势与多重态形式主义自动生成完整拉格朗日量与反项。
• 模型文件与FeynArts、FormCalc及LoopTools（FFL套件）接口，实现振幅与一圈积分的自动化计算。
• 对带电粒子-中性子杂交态与超费米子圈采用壳层重整化方案，对混合参数与对角化矩阵进行一致处理。
• 通过非线性规范固定条件强制保证规范不变性，并通过大量交叉检验验证紫外有限性与规范参数无关性。
• 系统实现并比较了多种tanβ方案（如¯DR、MH、DCPR、Aττ）与超费米子混合参数δm²f12的定义。
• 该框架支持自动化的QED与电弱修正，包括α的跑动，并可与现有代码（如Grace-SUSY）进行对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 tanβ重整化方案的选择如何影响MSSM中超费米子与带电粒子过程的一圈预测？
• RQ2 超费米子混合参数δm²f12的不同定义对物理可观测量（如对产生截面）有何影响？
• RQ3 电弱修正在e+e− → ~χ⁺~χ⁻与e+e− → ~τi~τ̄j过程中的重要性如何？其与QCD修正相比如何？
• RQ4 该全自动一圈框架在保持规范不变性与紫外有限性方面，在多种2→2过程中的一致性和鲁棒性如何？
• RQ5 SloopS的计算结果与成熟代码Grace-SUSY在带电粒子宽度与产生截面方面的定量比较结果如何？

主要发现

• e+e− → ~χ⁺~χ⁻与e+e− → ~τi~τ̄j过程的电弱修正显著，即使吸收了α跑动效应后，修正量仍约为−15%。
• tanβ方案的依赖性极小：所有方案（¯DR、MH、DCPR、Aττ）与¯DR方案的偏差均小于0.3%，其中DCPR与Aττ方案的差异在0.01%以内。
• sfermion混合参数δm²f12的选择影响可忽略不计，SloopS默认定义与传统定义之间的截面差异低于0.003%。
• 该代码在广泛多样的2→2过程中成功保持了规范不变性与紫外有限性，通过大量非线性规范固定检验得到验证。
• 对较重中性子与sfermion质量的一圈修正——这些参数并非作为输入——已计算并确认其具有物理意义且与方案一致。
• 与Grace-SUSY的对比显示，带电粒子宽度结果一致，证实SloopS框架在MSSM高精度现象学中的可靠性。