[论文解读] Radiative corrections to $h^0 o WW^*/ZZ^* o 4$\,leptons in the MSSM

W. Hollik, Jian-Hui Zhang|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 59被引用 4

一句话总结

本文计算了在MSSM中，$Ø(\alpha)$电弱辐射修正对衰变$h^0 \to WW^*/ZZ^* \to 4$轻子的修正，通过FeynHiggs引入了两圈修正。研究发现，希格斯混合以及超对称粒子圈（尤其是重费米子和超荷费米子）对宽度有显著影响，尤其在解耦极限和基准MSSM情景下表现明显。

ABSTRACT

The electroweak $\mc O(α)$ radiative corrections to the decay of the lightest MSSM Higgs boson to four leptons are presented, improved by the two-loop corrections provided by the program package FeynHiggs. We also analyze the results in the decoupling limit and investigate the numeric impact of contributions from the genuine supersymmetric particle spectrum.

研究动机与目标

• 计算在CP不变MSSM中，$h^0 \to WW^*/ZZ^* \to 4$轻子衰变模式的$\mathcal{O}(\alpha)$电弱辐射修正。
• 评估真实超对称粒子圈（包括重费米子和超荷费米子）对衰变振幅的数值影响。
• 通过有效衰变振幅方法分析CP偶态$h^0$与$H^0$之间希格斯混合在树图级别以上的角色。
• 研究在$M_{A^0} \gg M_Z$的解耦极限下修正的行为，并与标准模型预期进行比较。
• 为未来LHC和ILC测量提供精确结果，以区分MSSM与标准模型的希格斯 sector。

提出的方法

• 使用FeynHiggs程序包，将MSSM中希格斯玻色子自能和耦合的两圈修正纳入计算。
• 应用有效衰变振幅形式化方法，以考虑$h^0$与$H^0$之间希格斯混合引起的非解耦效应。
• 执行$\mathcal{O}(\alpha)$电弱修正，包含虚和实光子发射，通过双极子减法方法处理软光子和共线光子奇点。
• 实现双极子减法技术，以解析方式分离并消除软光子和共线发散，从而实现稳定数值积分。
• 使用相空间映射和分裂函数建模共线辐射，通过包含光子的处理方式确保质量无关性。
• 在基准MSSM情景和解耦极限下评估结果，并与标准模型预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MSSM中，$\mathcal{O}(\alpha)$电弱修正如何改变$h^0 \to WW^*/ZZ^* \to 4$轻子衰变宽度？
• RQ2 真实超对称粒子圈（如重费米子、超荷费米子）在该衰变的辐射修正中具有多大的数值重要性？
• RQ3 $h^0$与$H^0$之间希格斯混合效应如何在树图级别以上影响衰变振幅？
• RQ4 在MSSM的解耦极限下，辐射修正行为如何？与标准模型有何不同？
• RQ5 通过FeynHiggs引入的两圈修正在多大程度上改变了衰变宽度预测的精度？

主要发现

• $h^0$与$H^0$之间的希格斯混合在传播子中导致了显著的数值修正，这些修正通过有效振幅形式化方法得以处理。
• 通过FeynHiggs引入两圈修正显著提升了衰变宽度预测的精度，尤其在$\tan\beta$和$M_{A^0}$较大的区域更为明显。
• 环中重费米子和超荷费米子的贡献被发现具有显著的数值影响，特别是在$h^0 \to ZZ^*$通道中。
• 在解耦极限下，MSSM结果趋近于标准模型预测，但由于希格斯混合和圈修正的非解耦效应，仍存在偏差。
• 双极子减法方法成功地消除了软光子和共线奇点，实现了稳定且精确的数值积分，并降低了统计不确定性。
• 当共线光子被包含处理时，最终结果与光子和费米子质量无关，这符合红外有限性要求。