[论文解读] One-loop corrections to three-body leptonic chargino decays

Krzysztof Rolbiecki|ArXiv.org|Oct 9, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 16被引用 4

一句话总结

本文在复数最小超对称标准模型（MSSM）中，采用壳层重整化方案与维数截断正则化方法，对三体轻子衰变 $\tilde{\chi}_{1}^{\pm} \to \tilde{\chi}^{0}_{1}\ell^{\pm}\nu_{\ell}$ 完成了一圈全量子修正的计算。衰变宽度的修正可达5%，对能量与角分布有显著影响——尤其对电子而言，由于QED增强效应以及与SUSY贡献的部分抵消，影响更为明显。

ABSTRACT

We calculate full one-loop corrections to the genuine three-body decays of the light chargino χ_1^\pm to χ^0_1 l^\pm νin the Minimal Supersymmetric Standard Model. We find that the corrections to the decay width can be of the order of a few percent. We show also how radiative corrections affect energy and angular distributions of the final lepton.

研究动机与目标

• 计算复数MSSM中轻费米子的真正三体轻子衰变的一圈量子修正。
• 评估辐射修正对衰变宽度、末态轻子能量谱与角分布的影响。
• 分别研究QED与SUSY贡献的作用，特别是其干涉与抵消效应。
• 研究衰变宽度对双费米子质量参数 $M_1$ 中CP破坏相位的敏感性。
• 为未来线性对撞机实验提供高精度测量费米子性质所需的精确输入。

提出的方法

• 采用壳层重整化方案，确保所有粒子的物理极点质量与残差。
• 使用维数截断方法，在正则化紫外发散时保持超对称性。
• 通过红外有限分解 $\Gamma_{\text{loop}} = \Gamma_{\text{tree}} + \Gamma_{\text{virt}} + \Gamma_{\text{brems}}$ 分离虚辐射、轫致辐射与软辐射贡献。
• 将QED与SUSY修正定义为 $\Gamma_{\text{QED}} = \Gamma_{\text{logs}} + \Gamma_{\text{hard}}$ 与 $\Gamma_{\text{SUSY}} = \Gamma_{\text{logs}} + \Gamma_{\text{SUSY}}$，以分离红外与紫外有限部分。
• 使用修改后的SPS1a'基准点进行数值分析，其中两体衰变通道被关闭。
• 计算末态轻子的能量与角分布，包括QED与SUSY修正的独立贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MSSM中，三体费米子衰变 $\tilde{\chi}_{1}^{\pm} \to \tilde{\chi}^{0}_{1}\ell^{\pm}\nu_{\ell}$ 的一圈修正对衰变宽度的影响有多大？
• RQ2 QED与SUSY修正如何影响末态轻子的能量谱？轻子质量在塑造这些分布中起什么作用？
• RQ3 末态轻子的角分布在多大程度上依赖于费米子的极化与辐射修正？
• RQ4 衰变宽度对双费米子质量参数 $M_1$ 中CP破坏相位的敏感性如何？
• RQ5 QED与SUSY修正之间存在何种相互作用？它们是否在总宽度中导致显著抵消？

主要发现

• 一圈修正对衰变宽度的影响约为5%，在其他情形下可能增至10%，与先前结果一致，验证了计算的可靠性。
• QED修正由于质量相关的对数增强，使电子能量分布向低能端移动，而对τ轻子的影响较小，因其质量较大。
• QED与SUSY修正因符号相反而部分抵消，尽管各自贡献可达10%，但净修正被显著降低。
• 末态电子的角分布对某些 $\cos\theta_e$ 取值的修正可达10%，表明对费米子极化具有高度敏感性。
• 衰变宽度对 $M_1$ 参数中CP相位表现出强烈依赖，变化幅度可达一个数量级，表明其在探测中性子扇区CP破坏方面具有潜力。
• 结果表明，对于未来线性对撞机的高精度测量，辐射修正不可忽略，尤其在分支比与微分分布方面。