[论文解读] Some two-loop threshold corrections and three-loop renormalization group analysis of the MSSM

A. V. Bednyakov|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2010

Diffusion Coefficients in Liquids被引用 5

一句话总结

本文在MSSM中计算了强耦合常数及重夸克/轻子Yukawa耦合的两圈阈值修正，并采用三圈跑动方程研究其对SUSY谱的影响。通过改进的SOFTSUSY程序，发现两圈修正使第三代标夸克、胶inos和higgsinos质量发生1–3%的偏移，而三圈RGE进一步使最轻的Higgs玻色子质量降低1 GeV，并改变了参数空间中的禁止区域。

ABSTRACT

Two-loop threshold corrections for both the strong coupling constant and Yukawa couplings of heavy SM fermions are considered in the context of Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM). With the help of the well-known SOFTSUSY code the dependence of the corrections on universal MSSM parameters is analyzed. For a consistent study of the influence of the corrections on SUSY mass spectrum three-loop renormalization group equations are implemented. A particular scenario (SPS4) is considered and the shifts of the particle masses due to contributions of different threshold corrections are presented. Additionally, the impact on certain forbidden regions of the parameter space is studied.

研究动机与目标

• 在MSSM中计算强耦合常数及重标准模型费米子Yukawa耦合的两圈阈值修正。
• 利用三圈跑动方程研究这些修正对SUSY粒子质量谱的影响。
• 评估高阶修正对允许参数空间的影响，特别是靠近电弱对称性自发破缺（EWSB）边界时的情况。
• 通过比较两圈与三圈结果，评估SUSY参数拟合中的理论不确定性。
• 研究这些修正对最轻Higgs玻色子质量的影响，以及对诸如EGRET点等基准点的排除效应。

提出的方法

• 通过简化有效理论（五味夸克量子色动力学，自由τ轻子）计算αs、mb和mτ的两圈解耦常数，以避免完整SM的复杂性。
• 通过裸格林函数应用匹配程序，确保在高能标下基本MSSM与有效SM理论之间的一致性。
• 扩展SOFTSUSY代码，以同时包含两圈阈值修正与三圈RGE，实现一致的谱生成。
• 针对SPS4基准点（m₀ = 400 GeV，m₁/₂ = 300 GeV，A₀ = 0，tanβ = 50）进行数值分析。
• 通过对比包含与不包含两圈修正及三圈RGE的谱，量化质量偏移。
• 绘制m₀–m₁/₂平面上的禁止区域，以研究高阶修正如何改变EWSB条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MSSM中，αs和重费米子Yukawa耦合的两圈阈值修正有多显著？
• RQ2 与两圈RGE相比，三圈RGE在多大程度上改变了SUSY粒子质量谱？
• RQ3 两圈阈值修正与三圈RGE如何影响允许参数空间，特别是靠近EWSB边界时？
• RQ4 这些修正对最轻Higgs玻色子质量有何影响？
• RQ5 这些修正能否排除此前考虑的基准点（如EGRET点）？

主要发现

• αs和mb的两圈阈值修正在MSSM参数中引起2–4%的偏移，而mτ的修正在大tanβ下可达1%。
• 引入两圈修正使第三代标夸克、胶inos和higgsinos质量降低1–3%，其中对higgsino质量的影响最大。
• 在SPS4情形下，三圈RGE使最轻Higgs玻色子质量从114 GeV降至113 GeV。
• 当引入三圈RGE时，m₀–m₁/₂平面上的禁止区域显著扩大，导致EGRET点被排除。
• 两圈阈值修正与三圈RGE的综合作用使强相互作用粒子的总质量偏移达1–2%，而higgsinos的偏移最高可达3%。
• 这些修正为SUSY参数拟合中的理论不确定性提供了更精确的估计，显著提升了超越仅使用两圈RGE时的一致性。