[论文解读] Implementation of the $\mathcal{O}{\left(\alpha_t^2 ight)}$ MSSM Higgs-mass corrections in $ t{FeynHiggs}$

Thomas Hahn, Sebastian Paßehr|arXiv (Cornell University)|Aug 3, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 11被引用 5

一句话总结

本文在FeynHiggs软件中实现了复数最小超对称标准模型（cMSSM）中的O(α²ₜ)两圈Higgs玻色子质量修正。通过结合FeynArts、FormCalc和自定义Mathematica程序包的模块化脚本化框架，作者系统地计算了重整化自能和反顶点项，实现了与壳层重整化方案的完全一致，从而在具有复参数的cMSSM中实现了精确的Higgs质量预测。

ABSTRACT

We describe the implementation of the two-loop Higgs-mass corrections of $\mathcal{O}{\left(\alpha_t^2 ight)}$ in the complex MSSM in $ t{FeynHiggs}$. The program for the calculation is included in $ t{FeynHiggs}$ and documented here in some detail such that it can be re-used as a template for similar calculations.

研究动机与目标

• 在FeynHiggs软件中实现复数MSSM（cMSSM）中的O(α²ₜ)两圈Higgs玻色子质量修正。
• 开发一种可重用的模块化计算框架，用于具有非平凡重整化结构的量子场论中的高阶计算。
• 通过包含来自顶夸克Yukawa耦合的主导两圈Yukawa型修正，实现cMSSM中精确的Higgs质量预测。
• 展示一种灵活且可扩展的工作流程，利用现有工具如FeynArts和FormCalc，将它们的应用从标准的一圈计算扩展到多圈计算。

提出的方法

• 通过基于makefile的工作流，将计算分解为七个独立的、由脚本控制的步骤。
• FeynArts生成所有相关的两圈费曼图，包括自能图和 tadpole 图，且具有正确的张量结构。
• FormCalc计算未重整化的振幅并处理张量约化，采用ε展开以实现维数正则化。
• 使用一致的壳层方案计算重整化常数（RCs），并缓存以避免重复计算。
• 使用自定义的Mathematica程序包提取并简化振幅的有限（ε⁰）部分，包括对sfermion质量差的代换，以提高数值精度。
• 最终结果被编译为优化的Fortran代码，使用符号缩写表示圈积分和公共子表达式，可直接集成到FeynHiggs中。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何使用现有的图解工具系统且一致地计算cMSSM中O(α²ₜ)的两圈Higgs自能修正？
• RQ2 何种模块化、脚本化的计算工作流能够实现在具有复参数和非平凡重整化结构的模型中可靠且可重用的两圈计算？
• RQ3 在处理近简并的sfermion质量或涉及质量差的分母时，如何在振幅简化过程中保持数值精度？
• RQ4 将FeynArts和FormCalc等一元计算软件栈扩展到多圈计算时，面临哪些关键技术挑战，又该如何克服？

主要发现

• O(α²ₜ)两圈Higgs质量修正已在cMSSM中成功实现，并集成到公开的FeynHiggs软件中。
• 模块化、脚本化的框架使得复杂的两圈计算能够被系统性地分解为可管理且可重用的组件。
• 通过缓存反顶点项和针对性的简化规则（包括对sfermion质量差的代换），显著提升了数值稳定性和性能。
• 最终的Fortran代码已针对FeynHiggs的集成进行了优化，并通过可配置标志支持部分求值。
• 整个工作流程已完整记录并作为模板发布，可为其他模型中的类似高阶计算提供重用支持。