[论文解读] Improved SUSY QCD corrections to Higgs boson decays into quarks and squarks

Youichi Yamada, H. Eberl+3 more|ArXiv.org|Sep 11, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文通过使用运行中的MSSM夸克和squark质量而非壳模型参数来重新定义树图Higgs耦合，改进了Higgs玻色子衰变至底夸克和sbottom squark的自能SUSY QCD修正。该方法抑制了原本在高tanβ下会破坏微扰理论稳定性的大胶子胶子圈修正，显著降低了衰变宽度的理论不确定性。

ABSTRACT

The O(alpha_s) SUSY QCD corrections to the decays of the MSSM Higgs bosons into bottom quarks and squarks can be very large for large tan beta in the on--shell renormalization scheme. We improve the calculation by a careful choice of the tree-level Higgs boson couplings in terms of running parameters of quarks and squarks.

研究动机与目标

• 解决在大tanβ下MSSM中Higgs衰变至底夸克和squark时微扰QCD计算的不稳定性问题。
• 识别在壳反演方案中大修正的根本原因：通过错误的树图耦合，胶子胶子圈贡献导致非物理增强。
• 通过在树图Higgs耦合中使用运行参数（m_b(Q)_MSSM, A_q(Q)）而非壳质量，开发一种改善微扰收敛性的方法。
• 通过保持on-shell混合角θ~b来确保Higgs-squark衰变计算的一致性，以抵消波函数修正。

提出的方法

• 在积分掉squark后定义有效Higgs-夸克相互作用，包括来自squark-胶子胶子圈的圈修正Δ_b。
• 将基于壳底夸克质量的树图Higgs-底夸克耦合，替换为基于Q = m_A处的运行MSSM底夸克质量m_b(Q)_MSSM的耦合。
• 通过sbottom-胶子胶子圈参数，采用迭代程序将SM运行质量m_b(Q)_SM与MSSM运行质量m_b(Q)_MSSM关联。
• 对Higgs-squark耦合应用相同原理，使用运行质量m_q(Q)_MSSM和A_q(Q)，同时保持混合角θ~q为on-shell。
• 通过将大阶数胶子胶子修正嵌入运行质量定义中，对底夸克质量的修正进行重求和。
• 通过数值比较使用on-shell和改进方案的修正衰变宽度，以证明收敛性。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何在大tanβ下，on-shell方案中Higgs衰变至底夸克的SUSY QCD一阶修正变得不可接受地大？
• RQ2 当胶子胶子圈修正通过tanβ增强底夸克质量时，如何稳定微扰展开？
• RQ3 在MSSM中，为最小化对高阶修正的敏感性，树图Higgs-费米子耦合的最佳选择是什么？
• RQ4 相同的改进策略是否可应用于Higgs衰变至squark？其对衰变宽度预测有何影响？
• RQ5 与使用on-shell质量相比，使用运行参数在多大程度上减少了Higgs衰变宽度的理论不确定性？

主要发现

• on-shell方案中大的胶子胶子圈修正源于树图Higgs-底夸克耦合的错误选择，而非Δ_b本身的大小。
• 在Q = m_A处使用运行MSSM底夸克质量m_b(Q)_MSSM作为A^0 → bb̄的树图耦合，可使高tanβ下胶子胶子圈修正对宽度的影响降低几个数量级。
• 对于H^0 → bb̄，改进方法显著减小了树图与一阶修正宽度之间的差异，尤其在大tanβ区域。
• 该改进对H^0 → b̃₁b̃₁*也有效，使用运行参数作为树图耦合可抑制虚假的大修正。
• 图1和图2的数值结果表明，应用改进方案后，树图与一阶修正宽度之间的差异显著减小。
• 该方法具有一般性，适用于涉及夸克和squark的其他Higgs玻色子过程，提高了微扰预测的可靠性。