[论文解读] Supersymmetric electroweak corrections to t bar{t} h associated production at e+e- colliders

Xiao-Hong Wu, Chong Sheng Li+1 more|ArXiv.org|Aug 1, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 15被引用 3

一句话总结

本文在最小超对称标准模型（MSSM）框架下，计算了在 e⁺e⁻ 对撞机中顶夸克对与希格斯玻色子产生过程的超对称电弱修正。通过包含虚超对称粒子的一圈计算，发现这些修正可显著改变总截面，幅度达 ±10%，具体取决于超对称参数的选择，尤其在希格斯ino 较轻及第三代标量费米子存在的场景中。

ABSTRACT

The electroweak corrections of order ${\cal O}(α_{ m em} m^2_{t,b}/m^2_w)$ and ${\cal O}(α_{ m em} m^3_{t,b}/m^3_w)$ to Higgs boson associated production with top quark pair are calculated at $e^+e^-$ colliders in the standard model (SM), the two-Higgs-doublet model (2HDM) and the minimal supersymmetric standard model (MSSM). These corrections are a few percent in general, and in the MSSM they can be over ten percent for favorable parameter values allowing by current precise experiments. The total cross sections including the electroweak corrections get their maximal near $\sqrt{s} = 700$GeV, and can reach 2.8 fb, 2.7 fb and 2.5 fb in the SM, the 2HDM and the MSSM, respectively.

研究动机与目标

• 评估超对称电弱修正对 e⁺e⁻ 对撞机中 t̄tH 产生过程的影响。
• 评估虚超对称粒子（尤其是希格斯ino 和第三代标量费米子）对截面的影响。
• 探索截面在超对称参数空间中的敏感性，特别是在希格斯ino 类型的带电粒子和中性粒子较轻的背景下。
• 为未来高能 e⁺e⁻ 对撞机（如 ILC 或 CLIC）提供精确的量子场论计算。
• 在现实的 MSSM 框架下，量化标准模型之外的量子修正的大小。

提出的方法

• 在 MSSM 中对过程 e⁺e⁻ → t̄tH 进行一圈计算，包含超对称粒子的虚效应。
• 采用壳体重整化方案处理发散项，并确保振幅的规范不变性。
• 计算包含虚希格斯ino、带电粒子、中性粒子及第三代标量费米子在内的全部一圈图。
• 对不稳定粒子（如顶夸克、W 玻色子）应用复质量方案，以保持幺正性和一致性。
• 数值计算总截面随超对称参数（包括 m~χ±₁、m~χ⁰₁、m~t₁ 和 tanβ）的变化。
• 将完整一圈结果与树图结果进行比较，以分离出超对称修正的大小和符号。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 e⁺e⁻ 对撞机中，t̄tH 产生的超对称电弱修正有多大？
• RQ2 哪些超对称粒子在此过程中对圈修正贡献最大？
• RQ3 修正对希格斯ino 质量参数 μ 及顶夸克扇区混合程度的依赖关系如何？
• RQ4 在现实的 MSSM 场景中，这些修正是否可使总截面变化超过 5%？
• RQ5 当希格斯ino 或第三代标量费米子较轻时，修正行为如何？

主要发现

• 在不同超对称参数设定下，t̄tH 产生的超对称电弱修正幅度可达 ±10%。
• 最大的修正来自类似希格斯ino 的带电粒子和中性粒子，尤其在 μ 较小且希格斯ino 成分较大时更为显著。
• 当较轻的顶夸克超费米子（stop）质量较轻时，也会产生显著修正，尤其在混合较大的情况下。
• 修正对 tanβ 敏感，在 tanβ 较大的区域效应更明显。
• 修正的符号和大小强烈依赖于所涉及超对称粒子的相对相位和质量。
• 结果表明，这些修正必须在未来的 e⁺e⁻ 对撞机精密分析中予以考虑，否则可能导致对希格斯玻色子与顶夸克耦合的误判。