[论文解读] The anomalous magnetic moment of the muon in the MSSM - recent developments

S. Heinemeyer, Dominik Stöckinger+1 more|ArXiv.org|Jul 15, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文研究了在MSSM中，来自selectron、sbottom、stau和tau中微子等sfermion以及chargino/neutralino圈图的两圈超对称贡献对μ子反常磁矩的影响。研究发现，这些贡献最大可达5×10⁻¹⁰，接近实验不确定度的一个标准差，显著改变MSSM的预测结果，并降低理论不确定性，尤其是在施加实验约束时。

ABSTRACT

We present recent results of two interesting classes of supersymmetric two-loop contributions to (g-2)_mu. Two-loop diagrams involving either a closed sfermion loop or a closed chargino/neutralino loop can amount to 5*10^{-10}, which is almost one standard deviation of the current experimental uncertainty. We discuss the dependence of these two classes on the unknown supersymmetric parameters and their impact on the supersymmetric prediction of (g-2)_mu.

研究动机与目标

• 评估两圈超对称贡献对MSSM中μ子反常磁矩的影响。
• 确定对MSSM参数的实验约束如何影响这些两圈贡献的大小和可行性。
• 评估这些两圈图是否能解决实验值与标准模型预测之间长期存在的(g-2)μ差异问题。
• 比较sfermion圈与chargino/neutralino圈两圈图的参数依赖性和现象学影响。
• 确定为完整计算MSSM中(g-2)μ所需的剩余两圈图。

提出的方法

• 作者使用大质量展开和积分约化技术，计算了包含闭合sfermion圈（stops、sbottoms、staus、tau-sneutrinos）的两圈图。
• 他们评估了包含闭合chargino/neutralino圈的两圈图，考虑了其对μ、tanβ、M₂和M_A的依赖性。
• 对MSSM参数空间进行了全面扫描，逐步施加实验约束：M_h > 150 GeV、Δρ、BR(Bs→μ⁺μ⁻)和BR(B→Xsγ)。
• 将结果与一阶SUSY贡献及实验差异(24.5±9)×10⁻¹⁰进行比较。
• 通过借鉴先前工作的成熟技术，解决了维数正则化中的正规化和γ₅问题。
• 本研究以MSSM为框架，所有贡献均在类双Higgs双生模型结构的背景下进行评估。

实验结果

研究问题

• RQ1 包含sfermion圈的两圈MSSM贡献能否解释观测到的(g-2)μ差异的显著部分？
• RQ2 对MSSM参数空间的实验约束——特别是M_h > 150 GeV——如何限制(g-2)μ中两圈sfermion贡献的最大可能值？
• RQ3 当smuon和sneutrino质量较大时，chargino/neutralino两圈图在多大程度上修改了一阶SUSY对(g-2)μ的预测？
• RQ4 sfermion和chargino/neutralino两圈图的参数依赖性有何不同，其现象学后果是什么？
• RQ5 这些两圈贡献对实验与标准模型预测之间2–3σ差异的解释有何影响？

主要发现

• 当施加M_h > 150 GeV约束后，两圈sfermion圈对(g-2)μ的最大贡献从超过15×10⁻¹⁰降低至约5×10⁻¹⁰。
• 进一步施加Δρ、BR(Bs→μ⁺μ⁻)和BR(B→Xsγ)的约束后，sfermion圈贡献的最大值进一步降低。
• 当μ > 0、tanβ = 50且M_SUSY = 100 GeV时，chargino/neutralino两圈贡献最大可达11×10⁻¹⁰，其大小随(tanβ/50) × sign(μ) / (M_SUSY/100 GeV)²变化。
• 当smuon和sneutrino质量较大（1 TeV）时，两圈chargino/neutralino贡献可超过一阶贡献，从而改变μ–M₂平面上的1σ和2σ区域。
• 两圈贡献可通过改变允许的参数空间，影响对(g-2)μ差异的现象学解释，尤其在单圈贡献被抑制的区域。
• 尚缺的两圈图——即涉及smuon或sneutrino交换的一圈图的修正——需要完整的MSSM一阶重整化才能完成计算。