[论文解读] FeynHiggs1.2: Hybrid MSbar/on-shell Renormalization for the CP-even Higgs Boson Sector in the MSSM

Mariana Frank, S. Heinemeyer+2 more|ArXiv.org|Feb 16, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 21

一句话总结

本论文介绍了 FeynHiggs1.2，即 FeynHiggs 代码的更新版本，通过用混合 $\overline{\mathrm{MS}}$/on-shell 方法替代顶夸克自能导数的壳模型重整化，改进了 MSSM 中 CP 偶 Higgs sector 的重整化方案。此更改稳定了 Higgs 粒子质量的计算，特别是在 $M_A \approx 2m_t$ 等阈值附近，并在大部分 MSSM 参数空间中将最轻的 Higgs 粒子质量 $m_h$ 提高了 1–2 GeV，而未改变两圈修正。

ABSTRACT

An updated version is presented of the Fortran code FeynHiggs for the evaluation of the neutral CP-even Higgs sector masses and mixing angles. It differs from the previous version by a modification of the renormalization scheme concerning the treatment of subleading terms at the one-loop level; the two-loop corrections, for which the leading contributions of O(alpha_t alphas) and O(alpha_t^2) are implemented, are not affected by the modified renormalization prescription. Besides stabilizing the Higgs mass calculations and avoiding unphysically large threshold effects, the mass of the lightest MSSM Higgs boson, m_h, is increased by 1-2 GeV for most parts of the MSSM parameter space.

研究动机与目标

• 改进 MSSM 中 Higgs 粒子质量预测的稳定性和准确性，特别是在物理阈值附近。
• 解决之前版本 FeynHiggs 中由于对 $A$-玻色子自能导数采用壳模型重整化而引起的非物理阈值效应。
• 实施一种混合重整化方案，将 $\overline{\mathrm{MS}}$ 用于 $\tan\beta$ 和场重整化常数 $\delta Z_h, \delta Z_H$，同时对其他参数保留壳模型条件。
• 为对撞机物理应用提供更可靠、一致的最轻 CP 偶 Higgs 粒子质量 $m_h$ 预测。

提出的方法

• 采用混合重整化方案：$\overline{\mathrm{MS}}$ 用于 $\tan\beta$ 和场重整化常数 $\delta Z_h, \delta Z_H$，而其他参数仍保留壳模型条件。
• 用不包含这些项的新方案替代之前包含 $A$-玻色子自能及其 $AZ$ 混合自能导数的重整化方案。
• 使用在顶夸克质量标度 $m_t$ 处计算的 $\overline{\mathrm{MS}}$-重整化量来处理 $\tan\beta$ 和场重整化。
• 保持与之前版本相同的两圈修正 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ 和 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$，且不受新重整化方案影响。
• 在 Fortran 代码 FeynHiggs1.2 中实现新方案，代码可在 www.feynhiggs.de 获取。
• 通过与之前版本在 LEP 基准场景下的结果对比，对新方案进行数值验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 将 $A$-玻色子自能的壳模型导数替换为混合 $\overline{\mathrm{MS}}$/on-shell 方案，对 MSSM 中 Higgs 质量预测有何影响？
• RQ2 新重整化方案对 $M_A \approx 2m_t$ 附近 $m_h$ 计算的稳定性有何影响？
• RQ3 新重整化方案在 MSSM 参数空间中使最轻 CP 偶 Higgs 粒子质量 $m_h$ 的预测值提高了多少？
• RQ4 新版本中包含的非对数型 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ 修正对 $m_h$ 有何影响？

主要发现

• 新重整化方案消除了此前在 $m_h$ 预测中出现的非物理阈值效应，尤其是在 $M_A \approx 2m_t$ 附近。
• 与之前版本的 FeynHiggs 相比，新方案在大部分 MSSM 参数空间中将最轻的 MSSM Higgs 粒子质量 $m_h$ 提高了约 1–2 GeV。
• 当 $\tan\beta$ 较小且 $M_A$ 较大时，$m_h$ 的提升最为显著，此前的方案在这些区域表现出非物理的拐点。
• 新方案通过去除对 $A$-玻色子自能导数和 $AZ$ 混合自能的依赖，稳定了 Higgs 质量的计算。
• 新版本中包含的非对数型 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ 修正在大停止夸克混合区域可使 $m_h$ 进一步增加高达 3 GeV。
• 两圈修正 $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ 和 $\mathcal{O}(\alpha_t^2)$ 未受新重整化方案影响，保持了其准确性。