[论文解读] Multiple point principle as a mechanism for the suppression of FCNC and CP--violation phenomena in the 2HDM

C.D. Froggatt, R. Nevzorov+1 more|ArXiv.org|Oct 12, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 5

一句话总结

该论文提出，多重点原理（MPP）通过在高能标 Λ 处强制实现简并真空中，抑制了两希格斯双重模型（2HDM）中的味改变中性流（FCNC）和 CP 破坏，从而导致复耦合常数 λ₅、λ₆、λ₇ 消失，并满足保证规范对称性的β函数条件。关键结果是在规范对称性下的重整化群流中出现准固定点，稳定了希格斯 sector 并增强了顶夸克耦合，使得即使其他希格斯粒子较重，最轻的希格斯粒子在大型强子对撞机（LHC）上仍可与标准模型（SM）区分开来。

ABSTRACT

We argue that multiple point principle (MPP) can be used to ensure CP conservation and the absence of flavour changing neutral currents within the two Higgs doublet model (2HDM). We also discuss Higgs phenomenology in the MPP inspired 2HDM.

研究动机与目标

• 解决标准模型之外物理中 FCNC 和 CP 破坏受到强烈实验抑制的问题。
• 解决 2HDM 中新物理与树图级 FCNC 和 CP 破坏缺失之间的张力。
• 用多重点原理（MPP）替代 2HDM 中的 Z₂ 对称性，以避免形成域壁。
• 推导出强制实现 CP 保守性和 FCNC 抑制的 MPP 条件，适用于一般 2HDM。
• 探索受 MPP 启发的 2HDM 中的希格斯现象学，特别是耦合和质量的准固定点行为。

提出的方法

• 在标度 Λ 处强制实现简并真空中，其中 ⟨H₁⟩ = (0, Φ₁)ᵀ 且 ⟨H₂⟩ = (0, Φ₂eⁱω)ᵀ，满足 Φ₁² + Φ₂² = Λ²。
• 通过希格斯势中四次项的抵消，强制所有此类真空中能量密度为零。
• 推导 MPP 条件：λ₅(Λ) = λ₆(Λ) = λ₇(Λ) = 0，且 βλ₅(Λ)Φ₁² + βλ₇(Λ)Φ₂² = 0，其中 βλ̃(Λ) = 0。
• 从 Λ 到电弱标度进行重整化群（RG）演化，初始条件为 λ₁(Λ)、λ₂(Λ) 和 hₜ(Λ)。
• 当 hₜ(Λ) > 1 时应用准固定点机制，导致耦合和希格斯质量对初始值不敏感，保持稳定。
• 分析希格斯谱和耦合，特别是 mₐ 和 Λ 的函数关系下的顶夸克耦合 Rₜt̄hᵢ。

实验结果

研究问题

• RQ1 多重点原理（MPP）是否能在不引入域壁的情况下抑制 2HDM 中的 FCNC 和 CP 破坏？
• RQ2 在标度 Λ 处，希格斯势耦合常数的必要且充分条件是什么，以实现 MPP 并强制实现简并真空中？
• RQ3 MPP 所诱导的准固定点行为如何影响 Yukawa 和四次耦合的重整化群演化？
• RQ4 在受 MPP 启发的 2HDM 中，对希格斯玻色子质量谱和耦合（特别是对顶夸克）有何影响？
• RQ5 受 MPP 启发的 2HDM 是否可通过希格斯产生和衰变率与标准模型（SM）和 MSSM 区分？

主要发现

• MPP 条件 λ₅(Λ) = λ₆(Λ) = λ₇(Λ) = 0 和 βλ₅(Λ)Φ₁² + βλ₇(Λ)Φ₂² = 0 确保了 2HDM 中的 CP 保守性和 FCNC 抑制。
• 当 hₜ(Λ) > 1.5 时，λ₀/hₜ²(Mₚₗ) 的比值被限制在 0.79 到 0.87 的狭窄区间内，其中 λ₁(Λ) = λ₂(Λ) = λ₀。
• 当 Λ > 10¹⁰ GeV 时，最轻的 CP 偶态希格斯玻色子质量 mₕ₁ 受到 125 GeV 的限制，但当低 Λ ≈ 10–100 TeV 时，可高达 200–220 GeV。
• 最轻的希格斯粒子主要为 SM 类型，其 Zbb 耦合接近 SM 值，但在低 MPP 标度下其对顶夸克的耦合显著增强。
• 最轻希格斯粒子对顶夸克的耦合绝对值 |Rₜt̄hᵢ| 显著大于 SM 中的值，尤其在 Λ = 10 TeV 时，使其在 LHC 上可被探测。
• 即使标量希格斯粒子 mₐ ≈ 500–700 GeV，增强的顶夸克耦合仍使受 MPP 启发的 2HDM 中的准固定点情景可与 SM 和 MSSM 区分。