[论文解读] Bounds on flavour violating parameters in supersymmetry

Thomas Besmer, C. Greub+1 more|arXiv (Cornell University)|May 28, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 75

一句话总结

本文对无约束MSSM中的稀有B→Xₛγ衰变，进行了模型无关、领先对数阶的QCD分析，系统地包含了胶inos、charginos、neutralinos和带电Higgs玻色子的味破坏贡献，且完整考虑了所有干涉效应。研究发现，在大多数参数空间中，下夸克标量粒子质量矩阵的两个特定组合受到强烈约束，即使在对squark质量矩阵结构作弱假设时也是如此。

ABSTRACT

We investigate the constraints on the flavour violating parameters from the decay B --> X_s gamma, taking into account the interplay of the various sources of flavour violation in the unconstrained MSSM. We present a systematic leading logarithmic QCD analysis of these model-independent constraints, including contributions from gluinos, neutralinos, charginos, charged Higgs bosons and interferences between them. We show that two simple combinations of elements of the down squark mass matrix are stringently bounded over large parts of the parameter space where only weak assumptions on the hierarchical structure of the squark mass matrices are made. We also briefly analyse up to which values SUSY contributions, compatible with B --> X_s gamma, can enhance the Wilson coefficient C_8(m_W), which plays an important role in the phenomenology of charmless hadronic B decays.

研究动机与目标

• 通过稀有衰变B→Xₛγ，推导出无约束MSSM中味破坏参数的严格、模型无关约束。
• 通过包含QCD修正和所有相关SUSY粒子（胶inos、charginos、neutralinos和带电Higgs玻色子）的贡献，扩展先前的分析。
• 考虑不同味破坏源之间的干涉效应，克服质量插入近似方法的局限性。
• 识别出在对squark质量矩阵层次结构作弱假设时仍保持有效的下夸克标量粒子质量矩阵元素的稳健、通用边界。
• 评估在与实验B→Xₛγ数据一致的前提下，威尔逊系数C₈(m_W)可能的最大增强幅度，这对无粲强子B衰变具有重要意义。

提出的方法

• 在无约束MSSM中，对B→Xₛγ衰变振幅进行系统性的领先对数阶QCD计算。
• 包含W玻色子、带电Higgs玻色子、charginos、neutralinos和胶inos的贡献，且完整包含所有味破坏源之间的干涉项。
• 采用质量本征态形式化方法，而非质量插入近似，以确保在非对角squark质量矩阵元较大的情况下仍保持可靠性。
• 推导出威尔逊系数C₇′(μ_W)、C₈′(μ_W)以及胶子诱导的系数C₇b,ₜg、C₈b,ₜg的解析表达式，其中包含依赖于SUSY粒子质量比的函数F₁(x)至F₄(x)。
• 将全部相关SUSY贡献应用于总振幅计算，并提取对软对称性破缺参数的约束。
• 分析tanβ以及各种SUSY粒子质量对威尔逊系数的影响，特别关注C₈(m_W)的增强效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无约束MSSM的参数空间中，即使对squark质量矩阵结构的层次关系不做强假设，哪些下夸克标量粒子质量矩阵元素的组合仍受到强烈约束？
• RQ2 胶inos、charginos、neutralinos和带电Higgs玻色子之间的干涉效应如何影响B→Xₛγ中味破坏参数的约束？
• RQ3 在与实验B→Xₛγ数据一致的前提下，SUSY贡献最多可将威尔逊系数C₈(m_W)增强多少？
• RQ4 QCD修正以及包含所有SUSY贡献如何改进仅使用胶子贡献或质量插入近似所获得的先前边界？
• RQ5 这些边界对通过特定传播机制（如mSUGRA、规范介导、异常介导等）解决SUSY味问题的模型有何启示？

主要发现

• 即使在对squark质量矩阵结构的层次关系不做强假设的情况下，下夸克标量粒子质量矩阵的两个特定组合在大范围参数空间中仍受到严格约束。
• 包含胶inos、charginos、neutralinos和带电Higgs玻色子之间干涉效应后，得到的约束比单源近似方法更严格、更稳健。
• 胶子贡献仍是C₈(m_W)约束的主要来源，但在某些参数区域，chargino和neutralino的贡献可使该系数增强最多达两倍。
• 带电Higgs对威尔逊系数的贡献受mₛ/mₜ抑制，但可被tan²β增强，因此在大tanβ区域不可忽略。
• 该分析表明，当非对角squark质量矩阵元不小时，质量本征态形式化是获得可靠结果的关键，此时标准质量插入近似失效。
• 对下夸克标量粒子质量矩阵元的约束具有鲁棒性，且在很大程度上独立于其他软对称性破缺参数的具体取值，表明这是无约束MSSM参数空间中的普遍特征。