[论文解读] CP Violating Asymmetries Induced by Supersymmetry

Sebastian M. R. Frank|ArXiv.org|Sep 22, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用 3

一句话总结

本文研究了在具有复参数的最小超对称标准模型（MSSM）中，停止夸克衰变的CP破坏性不对称性。通过使用一阶辐射修正并考虑跑动的Yukawa耦合，计算了衰变宽度不对称性𝛿CP及其与分支比的乘积，发现在满足电子电偶极矩约束条件下，最大值分别为~24%和~3.5%。该研究证实了在大型强子对撞机（LHC）上测量这种不对称性的可行性。

ABSTRACT

In the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) with complex parameters, one-loop corrections to the decay of a stop into a bottom-quark and a chargino can lead to a CP violating decay rate asymmetry. We perform a detailed numerical analysis of this asymmetry and also of the branching ratio of the decay, analyzing the dependence on the parameters and complex phases involved. In addition, we take the Yukawa couplings of the top- and bottom-quark running. We account for the constraints on the parameters coming from the experimental limit of the electric dipole moment of the electron by calculating and thus checking it automatically along the way. We obtain as results that the asymmetry rises up to 24 percent, depending on the point in parameter space. The combined quantity asymmetry times branching ratio reaches up to 3.5 percent. We also comment on the feasibility of measuring this asymmetry at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. It will be possible to measure our decay rate asymmetry at LHC.

研究动机与目标

• 研究在具有复参数的MSSM中，停止夸克衰变的CP破坏性衰变宽度不对称性。
• 分析不对称性𝛿CP及其与分支比的乘积（𝛿CP×BR）对模型参数和复相位的依赖关系。
• 通过在分析过程中自动计算，纳入实验测得的电子电偶极矩（eEDM）上限的约束。
• 评估在大型强子对撞机（LHC）上实验测量预测的CP不对称性的可行性。

提出的方法

• 使用公式𝛿CP = [Γ⁺(𝑡̃𝑖 → b 𝑡̃χ⁺ₖ) - Γ⁻(𝑡̃*ᵢ → b̄ 𝑡̃χ⁺cₖ)] / [Γ⁺ + Γ⁻] 计算停止夸克衰变至底夸克与带电惰性粒子时的CP破坏性衰变宽度不对称性。
• 对𝑡̃₁ → b 𝑡̃χ⁺₁和𝑡̃₂ → b 𝑡̃χ⁺₁过程的𝛿CP和𝛿CP×BR进行详细的数值分析。
• 使用包含顶夸克和底夸克Yukawa耦合的自能与顶点修正的一阶费曼图，其中Yukawa耦合被视为跑动耦合。
• 应用Passarino–Veltman张量积分进行精确的振幅计算，并通过特殊积分形式确保数值稳定性。
• 通过来自带电惰性粒子–中微子和中性子–选择子环的型函数，自动计算电子电偶极矩（eEDM），以约束参数空间。
• 将结果与已知的eEDM界限进行验证，并在参数扫描过程中将eEDM计算作为实时一致性检查。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有复参数的MSSM中，停止夸克衰变的CP破坏性衰变宽度不对称性𝛿CP的最大可实现值是多少？
• RQ2 𝛿CP与分支比的乘积（𝛿CP×BR）在MSSM参数空间中如何变化？
• RQ3 电子电偶极矩约束在多大程度上限制了大CP不对称性可行的参数空间？
• RQ4 预测的停止夸克衰变CP不对称性是否可在大型强子对撞机（LHC）上实验探测到？
• RQ5 不对称性和分支比对MSSM中复相位和软性破缺参数的变化有多敏感？

主要发现

• 在具有复相位的MSSM参数空间中，CP破坏性衰变宽度不对称性𝛿CP的最大值约为24%。
• 组合可观测量𝛿CP×BR的最大值约为3.5%，表明在分支比抑制的情况下，该信号可能具有可探测性。
• 电子电偶极矩（eEDM）在分析过程中自动计算，并用作约束条件，确保与实验限制一致。
• 允许大CP不对称性的参数空间显著受到eEDM约束的限制，凸显了味物理与电偶极矩观测之间的相互作用。
• 该研究证实，CP不对称性𝛿CP可在大型强子对撞机（LHC）上测量，使其成为探测标准模型之外新物理的可行探针。
• 结果对复相位和软性破缺参数的选择敏感，最大不对称性出现在MSSM参数空间的特定区域。