[论文解读] Leading Two-loop corrections to the mass of Higgs boson in the High scale Dirac gaugino supersymmetry

Di Liu|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 43被引用 8

一句话总结

该论文采用有效场论（EFT）方法，通过迭代重粒子积分，计算了高能标狄拉克 gaugino 超对称模型中 Higgs 玻色子质量的主导两圈修正。研究发现，无论是在简单模型还是分裂狄拉克超对称模型中，两圈阈值修正均较小，表明不存在显著的对数增强效应，因此尽管存在精确的 Higgs 质量约束，高能标狄拉克 gaugino 模型的自然性仍成立。

ABSTRACT

Precision measurements of the Higgs mass have become a powerful constraint on models of physics beyond the standard model. We revisit supersymmetric models with Dirac gauginos and study the contributions to the Higgs mass. We calculate the leading two-loop corrections to the SM-like Higgs mass by constructing a series of EFTs and iteratively integrating out heavy particles. We then apply these calculations to a variety of scenarios, including a simple Dirac gluino, and split Dirac models of supersymmetry. We present the detailed formulae for threshold corrections and compare with previous results, where available. In general, the contributions are small, but the additional precision allows us to make more concrete statements about the relevant scales in Dirac SUSY models.

研究动机与目标

• 计算具有狄拉克 gaugino 的模型中，标准模型类 Higgs 玻色子质量的主导两圈修正，特别是高能标情形。
• 评估狄拉克超对称模型中两圈效应是否显著改变 Higgs 质量预测，尤其是在存在大质量层级的情况下。
• 利用系统的 EFT 框架验证或挑战先前关于狄拉克 gaugino 模型中存在大两圈修正的主张。
• 为包括分裂和简单狄拉克胶子微子模型在内的各种狄拉克超对称实现，提供阈值修正的精确解析公式。
• 阐明精确测量的 Higgs 质量（125 GeV）对狄拉克 gaugino 模型中新物理尺度的影响。

提出的方法

• 通过在各自质量阈值处逐次积分掉重粒子，构建一系列有效场论（EFT）。
• 在质量标度之间应用跑动耦合和阈值修正的微分方程（RGE）演化。
• 使用有效势方法，通过标量泡图的差分商计算 Higgs 质量修正。
• 评估涉及顶夸克/停止夸克、温尼诺和 Higgsino 量子圈的费曼图，包括带质量依赖顶点的盒图、日出图和雪人图。
• 利用特殊函数如 $ F_{ ext{SSV}}^{(2,0)} $、$ B(x,y) $ 和 $ f_{ ext{FFS}}^{(1,1,0)} $ 推导两圈贡献的解析表达式，并正确处理对称性和群因子。
• 与先前研究（特别是 Braathen 等人，2016 年）进行比较，以解决关于两圈效应大小的分歧。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高能标狄拉克 gaugino 模型中，两圈修正是否显著改变预测的 Higgs 玻色子质量？
• RQ2 早期研究（如 Diessner 等人）声称的大型两圈修正，在一致的 EFT 框架中是否真实存在？
• RQ3 顶夸克/停止夸克与 $ SU(2)_L $ gaugino 超多重态的阈值修正如何在两圈图中影响 Higgs 四次耦合？
• RQ4 在狄拉克超对称模型中，Higgs-Higgsino-wino 盒图对 Higgs 质量的定量影响是什么？
• RQ5 在考虑两圈修正的情况下，观测到的 125 GeV Higgs 质量能否在分裂狄拉克超对称模型中无需精细调节而一致解释？

主要发现

• 狄拉克 gaugino 模型中 Higgs 质量的两圈修正在数值上微小，与 Braathen 等人（2016）的发现一致。
• EFT 方法即使在高能标下也能成功分离阈值修正，且无显著对数增强。
• Higgs-Higgsino-wino 盒图贡献了一个微小且有限的修正，未观察到显著的抵消或增强。
• 雪人图和日出图对四次耦合有贡献，但其效应被抑制，不主导修正。
• 该模型在简单狄拉克胶子微子和分裂狄拉克超对称情景下，均与 125 GeV 的 Higgs 质量一致。
• 缺乏显著的对数修正支持了高能标狄拉克 gaugino 模型的自然性，因为辐射修正为有限且可控。