[论文解读] Higher Order Corrections to the Trilinear Higgs Self-Couplings in the Real NMSSM

Dao Thi Nhung, Margarete Mühlleitner+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 69被引用 6

一句话总结

本文采用费曼图方法，对真实下一最小超对称标准模型（NMSSM）中的三重希格斯自耦合进行了一圈计算。结果表明，量子修正显著影响胶子融合过程中的希格斯对产生和希格斯粒子到希格斯粒子的衰变宽度，因此在精确解释LHC数据以及区分NMSSM与标准模型方面至关重要。

ABSTRACT

After the discovery of a Higgs-like boson by the LHC experiments ATLAS and CMS, it is of crucial importance to determine its properties in order to not only identify it as the boson responsible for electroweak symmetry breaking but also to clarify the question if it is a Standard Model (SM) Higgs boson or the Higgs particle of some extension beyond the SM as {\it e.g.} supersymmetry. In this context, the precise prediction of the Higgs parameters as masses and couplings play a crucial role for the proper distinction between different models. In extension of previous works on the loop-corrected Higgs boson masses of the Next-to-Minimal Supersymmetric Extension of the SM (NMSSM), we present here the calculation of the loop-corrected trilinear NMSSM Higgs self-couplings. The loop corrections turn out to have a substantial impact on the decay widths of Higgs-to-Higgs decays and on the production cross section of Higgs pairs via gluon fusion. They are therefore indispensable for the correct interpretation of the experimental Higgs results.

研究动机与目标

• 在树图级别之外提高NMSSM中希格斯耦合预测的精度，特别是针对标准模型的扩展模型。
• 解决在希格斯自耦合中引入高阶修正的需要，以区分标准模型与超对称扩展（如NMSSM）。
• 在NMSSM中完成三重希格斯自耦合的完整一圈计算，建立在先前质量修正工作的基础之上。
• 通过包含量子修正，实现对LHC中希格斯对产生与衰变数据的精确解释。

提出的方法

• 采用费曼图方法，计算真实NMSSM中三重希格斯自耦合的一圈修正。
• 计算包括NMSSM希格斯 sector 中所有相关粒子的贡献：两个复希格斯双态和一个复希格斯单态场。
• 三重耦合在相互作用本征态基下推导，随后通过混合矩阵旋转至物理质量本征态基。
• 计算了涉及CP偶、CP奇及带电希格斯玻色子的全部三重耦合，包括所有指标的对称耦合。
• 结果以标准模型参数、NMSSM参数（λ, κ, μ_eff）和混合角（β, tanβ）表示。
• 计算在$ar{\mathrm{DR}}$重整化方案下进行，与先前的一圈质量修正保持一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 一圈量子修正如何影响真实NMSSM中的三重希格斯自耦合？
• RQ2 圈修正在多大程度上改变了NMSSM中通过胶子融合过程的希格斯对产生截面？
• RQ3 圈修正如何影响NMSSM中希格斯玻色子衰变为希格斯对的宽度？
• RQ4 单态场及其耦合（λ, κ）在一圈水平上如何改变三重希格斯自耦合？
• RQ5 圈修正后的耦合如何影响LHC希格斯搜寻中NMSSM与标准模型的可区分性？

主要发现

• 三重希格斯自耦合的一圈修正对希格斯到希格斯的衰变宽度有显著影响，从而改变希格斯玻色子衰变为希格斯对的分支比。
• 修正显著影响希格斯对通过胶子融合的产生截面，使其在准确预测LHC信号强度方面至关重要。
• 涉及标准模型类希格斯玻色子（h_d）的三重耦合受圈效应显著修改，尤其来自顶夸克、停粒和单态场的贡献。
• 耦合λ_{111}^{hhh} = 3c_β M_Z² / v 受到包含λ²v和μ_eff项的圈修正影响，从而改变有效希格斯自相互作用强度。
• 耦合λ_{333}^{hhh} = √2 κ (6κμ_eff/λ + √2 A_κ) 受到显著圈修正，尤其在κ和μ_eff较大的情形下。
• 结果表明，若忽略这些圈修正，将导致对希格斯现象学的不可靠预测，特别是在存在轻希格斯态或增强希格斯自耦合的模型中。