[论文解读] Supersymmetric QCD corrections to lightest Higgs boson associated production with top quark pair at Linear Colliders

Shou-hua Zhu|ArXiv.org|Dec 18, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用 4

一句话总结

本文研究了在最小超对称标准模型（MSSM）框架下，线性对撞机中轻希格斯玻色子与顶夸克对的关联产生过程的超对称QCD修正。采用壳层重整化方案，发现当参数选择有利时，近产生阈值处的SUSY QCD效应可达-50%，可作为探测 $ M_{LR} = A_t - \mu/\tan\beta $ 符号的潜在手段，尽管在某些区域存在微扰理论失效的问题，需进一步研究。

ABSTRACT

Supersymmetric (SUSY) QCD corrections to the lightest neutral Higgs boson associated production with top quark pair are studied in the minimal supersymmetric standard model (MSSM) at Linear colliders. Our calculations show that the SUSY QCD effects generally are very moderate (say 10%) and under control, except for some rescattering effects which lead to a breakdown of perturbation theory and require a more detailed study. In the vicinity of the production threshold for the favorable model parameters under the framework of the on-shell renormalization scheme, SUSY QCD can be as large as about -50%. Such effects might be acted as the probe to determine the sign of $M_{LR}\equiv A_t-μ/ anβ$.

研究动机与目标

• 评估在最小超对称标准模型（MSSM）中，线性对撞机上轻希格斯玻色子与顶夸克对关联产生的超对称QCD修正的影响。
• 评估这些修正是否可作为探测停夸克质量矩阵中 $ M_{LR} = A_t - \mu/\tan\beta $ 参数符号的探针。
• 识别SUSY QCD效应变得显著且可能可观测的参数区域，特别是在产生阈值附近。
• 检查在大修正情况下，特别是由于再散射效应导致的，微扰理论的有效性。

提出的方法

• 使用FeynArts生成树图和一阶圈图（包括反项）的费曼图。
• 利用FormCalc和LoopTools计算振幅和相空间积分，对LoopTools失效的特殊情况使用自定义扩展处理。
• 应用壳层（OS）重整化方案，消除外部腿上的波函数和质量反项。
• 在实验约束条件下进行完整参数扫描：$ \Delta\rho < 3\times10^{-3} $，$ m_{\tilde{g}} > 175\,\text{GeV} $，$ m_{\tilde{t}} > 80\,\text{GeV} $，$ m_{\tilde{b}} > 70\,\text{GeV} $，$ m_{\tilde{q}} > 150\,\text{GeV} $，$ m_{h^0} > 91\,\text{GeV} $。
• 针对特定参数集获得数值结果，重点关注非零 $ M_{LR} $ 的混合情形，并与树图阶（LO）截面进行比较。
• 仔细检查并消除了所有紫外发散项。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MSSM中，线性对撞机上 $ e^+e^- \to t\bar{t}h^0 $ 过程的超对称QCD修正有多大？
• RQ2 在何种条件下，这些修正足够大以在阈值附近被观测到？
• RQ3 修正的大小和符号是否有助于确定 $ M_{LR} = A_t - \mu/\tan\beta $ 的符号？
• RQ4 停夸克质量分裂和胶微子质量在增强SUSY QCD效应中起什么作用？
• RQ5 在哪些参数区域，由于再散射效应，微扰理论会失效？

主要发现

• SUSY QCD修正在大部分参数空间中一般适中，约为10%，且处于微扰控制之下。
• 在有利的模型参数下，特别是当 $ A_t $ 较大时，近产生阈值处的修正可达-50%。
• 大修正的主要贡献来自涉及胶微子和停夸克的特定一阶圈图，尤其当较轻的停夸克质量约为100 GeV时。
• 当 $ m_{\tilde{g}} + m_{\tilde{t}_1} \sim m_t + m_{h^0} $ 附近时，再散射效应导致修正在 $ m_{\tilde{g}} \approx 190-200\,\text{GeV} $ 处出现峰值，表明微扰理论可能失效。
• 大修正需要停夸克之间存在大质量分裂，且胶微子与squark扇区非解耦，其中 $ M_{LR} > 0 $ 对避免抵消至关重要。
• 结果表明，此类大修正可作为探测 $ M_{LR} $ 符号的探针，为线性对撞机上检验MSSM参数提供独特信号。