[论文解读] Decays of Supersymmetric Particles: the program SUSY-HIT (SUspect-SdecaY-Hdecay-InTerface)

A. Djouadi, Margarete Mühlleitner+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2006

Computational Physics and Python Applications被引用 128

一句话总结

SUSY-HIT 是一个高精度计算软件包，用于在 MSSM 框架下计算超对称粒子衰变，通过 SLHA 格式将谱生成器 SuSpect 与衰变计算器 HDECAY 和 SDECAY 集成。它能够在最高理论精度下一致地计算衰变宽度和分支比，包含高阶 QCD 和电弱修正，适用于 LHC 和 ILC 物理研究。

ABSTRACT

We present the program package SUSY-HIT for the computation of supersymmetric particle decays within the framework of the Minimal Supersymmetric extension of the Standard Model. The code is based on two existing programs HDECAY and SDECAY for the calculation of the decay widths and branching ratios of, respectively, the MSSM Higgs bosons and the SUSY particles, and calls a program for the calculation of the SUSY particle spectrum such as SuSpect. Including all important higher order effects, the package allows the consistent calculation of the MSSM particle spectrum and decays with the presently highest level of precision.

研究动机与目标

• 提供一个自包含的高精度工具，用于计算 MSSM 中超对称粒子的衰变。
• 通过集成谱程序与衰变程序，确保 MSSM 粒子谱与衰变计算之间的一致性。
• 通过提供处于理论前沿精度的分支比和衰变宽度，支持 LHC 和 ILC 的实验分析。
• 支持任何输出为 SLHA 格式的谱计算器，不仅限于 SuSpect，实现灵活使用。
• 整合所有相关高阶修正，包括两圈 QCD 和电弱效应，以实现精确预测。

提出的方法

• 将 SuSpect 作为默认谱计算器，利用跑动规范群演化和辐射电弱对称性自发破缺计算 MSSM 粒子质量与耦合常数。
• 使用 HDECAY 计算 MSSM 希格斯玻色子的衰变宽度和分支比，包括两体衰变、圈图介导衰变及级联衰变，并包含 QCD 和电弱修正。
• 使用 SDECAY 计算所有超对称粒子的衰变，包括非本征态和多体末态，完整包含 MSSM 中的两圈修正。
• 通过 SLHA 格式连接所有组件，使用共享输入文件（slhaspectrum.in）确保各模块间粒子质量与耦合常数的一致性。
• 引入一个新的公共块（SUSYHITIN），用于将关键参数从 SDECAY 传递至 HDECAY，确保输入处理的一致性。
• 仅保留在 HDECAY 中必要的例程（如希格斯自耦合），并对代码进行重构，以最小化冗余，同时保持精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何实现对 MSSM 粒子衰变全谱的、一致的高阶修正计算？
• RQ2 两圈 QCD 和电弱修正对超对称粒子与希格斯粒子分支比的影响是什么？
• RQ3 如何标准化并增强谱生成器与衰变计算器之间接口的鲁棒性，以支持高精度物理解析？
• RQ4 SuSpect 与 HDECAY 之间底夸克极质量的差异在多大程度上影响衰变预测？
• RQ5 能否构建一个模块化、可扩展且自包含的软件包，用于 MSSM 衰变计算，以满足未来实验需求？

主要发现

• SUSY-HIT 在当时可达到的最高理论精度下实现了 MSSM 粒子衰变的计算，包含两圈 QCD 和电弱修正。
• 该软件包一致地结合了 SuSpect 的 MSSM 谱与 HDECAY 和 SDECAY 的衰变计算，最大限度减少了输入参数的不一致性。
• 通过使用 SLHA 格式，确保与任何谱计算器的兼容性，使工具具有高度灵活性和可扩展性。
• SuSpect 与 HDECAY 之间底夸克极质量的差异小于 3%，在大多数现象学应用中可视为可忽略。
• HDECAY 现作为 SDECAY 内部的子程序运行，接口更加简洁，代码冗余减少，提升了可维护性与性能。
• 该软件包自包含、运行快速，并定期更新，拥有公开网页提供源代码、文档和示例输出。