[论文解读] Consistent Higher-Order Corrections to Stop_i -> Sbottom_j H^+ in the Complex MSSM

S. Heinemeyer, Heidi Rzehak+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用 10

一句话总结

本文提出了一种在复MSSM中底夸克超伴子区段的一致一环重整化方案，解决了在衰变过程 ˜t₂ → ˜b₁H⁺ 中更高阶修正中的问题性发散。通过采用混合的 'mb, Ab DR' 方案，该方法在MSSM参数空间内实现了数值稳定的结果，一环修正保持在25%以下，仅在最大sbottom混合区域附近存在极窄的不稳定区域。

ABSTRACT

We review an analysis of a consistent renormalization of the top and bottom quark/squark sector of the MSSM with complex parameters (cMSSM). Various renormalization schemes are defined, analyzed analytically and tested numerically in the decays Stop_2 -> Sbottom_i H^+/W^+ (i = 1,2). No scheme is found that produces numerically acceptable results over all the cMSSM parameter space, where problems occur mostly already for real parameters. Some numerical examples for Gamma(Stop_2 -> Sbottom_1 H^+) in our preferred scheme, "m_b, A_b DRbar" are shown.

研究动机与目标

• 解决复MSSM中涉及带电Higgs玻色子的stop衰变在更高阶修正中的不一致性。
• 识别一种在完整MSSM参数空间内保持数值稳定的bottom/sbottom区段重整化方案。
• 评估重整化方案选择对部分衰变宽度 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) 的影响，特别是在复参数存在的情况下。
• 为LHC中SUSY级联衰变中带电Higgs玻色子产生的精确预测提供可靠框架。
• 通过解析与数值分析验证所选重整化方案的稳定性和物理一致性。

提出的方法

• 开发并比较了六种不同的bottom/sbottom区段重整化方案，通过改变哪些参数被视作壳模型或DR方案处理。
• 对top/stop区段采用壳模型，对bottom/sbottom区段采用混合方案（'mb, Ab DR'），以最小化非物理反项贡献。
• 使用幺正混合矩阵将物理质量与混合角与质量矩阵参数及其反项联系起来。
• 推导质量矩阵与混合参数的反项表达式，包括非对角混合的 δYb，并分析其在参数变化下的行为。
• 使用FeynHiggs代码对 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) 进行数值计算，包含一环QCD与QED修正。
• 在两个基准情景（S1与S2）下测试方案，通过改变 tanβ、|Ab|、|µ| 与 ϕAb，评估其稳定性与敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在复MSSM中，哪种bottom squark区段的重整化方案能产生最稳定且物理上一致的结果？
• RQ2 不同方案中大型反项贡献如何产生，能否被最小化或避免？
• RQ3 对衰变宽度 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) 的一环修正的大小及其参数依赖性如何？
• RQ4 数值不稳定性出现在何处，是否局限于MSSM参数空间的特定区域？
• RQ5 能否建立一种一致的重整化方案，避免非物理发散，同时保持规范不变性与可重整化性？

主要发现

• 确定 'mb, Ab DR' 方案（RS2）为最稳定且首选方案，仅在最大sbottom混合的极窄区域出现数值问题。
• 其他采用 δmb 或 δAb 作为依赖反项的方案在MSSM参数空间的显著区域表现出大而非物理的修正。
• 对 Γ(˜t₂ → ˜b₁H⁺) 的一环修正保持适中，所有测试参数下均低于约25%，表明所选方案具有良好的稳定性。
• 衰变宽度中的尖峰与谷值源于粒子阈值与近简并区域，特别是当 |U˜b11| ≈ |U˜b12| 时，表明在RS2方案中 δYb 发散。
• δYb 的发散局限于极窄区间，使其在数值上可处理，而非精确计算中的广泛障碍。
• 结果证实，一致且基于物理动机的重整化方案对于SUSY级联衰变中带电Higgs玻色子产生的可靠预测至关重要。