[论文解读] The Higgs sector of the NMFV MSSM at the ILC

Miguel Arana‐Catania, S. Heinemeyer+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用 6

一句话总结

本文研究了在非最小 flavor 破坏 MSSM（NMFV-MSSM）中，轻希格斯玻色子质量的单圈修正，重点分析顶夸克超伴子扇区中的 flavor 混合。研究发现，来自 $δ^{LR}_{ct}$ 和 $δ^{RL}_{ct}$ 的修正可达数十 GeV——比国际线性对撞机（ILC）50 MeV 的精度高几个数量级——因此在未来的对撞机中对希格斯质量测量和 flavor 参数约束具有关键意义。

ABSTRACT

We calculate the one-loop corrections to the Higgs boson masses within the context of the MSSM with Non-Minimal Flavor Violation in the squark sector. We take into account all the relevant restrictions from BR(B -> X_s gamma), BR(B_s -> mu^+ mu^-) and ΔM_{B_s}. We find sizable corrections to the lightest Higgs boson mass that are considerably larger than the expected ILC precision for acceptable values of the mixing parameters deltas. We find delta^{LR}_{ct} and delta^{RL}_{ct} specially relevant, mainly at low tan beta.

研究动机与目标

• 评估 MSSM 中标量夸克扇区中非最小 flavor 破坏（NMFV）对希格斯玻色子质量的影响。
• 确定在满足严格 $B$-物理约束的前提下，是否能产生显著的轻希格斯质量 $m_h$ 辐射修正。
• 评估 $\delta^{XY}_{ij}$ 参数（尤其是顶夸克扇区）在生成大希格斯质量偏移方面的可行性。
• 探讨此类修正对国际线性对撞机（ILC）测量 $m_h$ 精度的影响。
• 识别当前 $B$-物理数据对哪些 flavor 混合参数约束最强，以及哪些参数产生最大的希格斯质量修正。

提出的方法

• 计算 NMFV-MSSM 中希格斯玻色子质量的单圈修正，参数化为标量夸克质量矩阵中的无量纲 flavor 混合参数 $\delta^{XY}_{ij}$。
• 施加来自实验 $B$-物理可观测量的约束：$\text{BR}(B\to X_s\gamma)$、$\text{BR}(B_s\to\mu^+\mu^-)$ 和 $\Delta M_{B_s}$，使用当前实验值与 SM 预测值。
• 采用约束性 MSSM（CMSSM）框架，设定两个基准点：SPS2（中等量级超对称粒子质量）和 VHeavyS（超对称粒子质量极大，希格斯玻色子质量为 120 GeV）。
• 对 $\delta^{XY}_{ij}$ 参数对（如 $\delta^{LL}_{23}$ 和 $\delta^{LR}_{ct}$）进行二维扫描，以绘制允许区域及对应的 $\Delta m_h$ 修正。
• 使用彩色图区分根据 $B$-物理约束允许（白色）和不允许（彩色）的区域。
• 将 $\Delta m_h$ 修正的大小与 ILC 预期的 50 MeV 精度进行比较，以评估其可探测性与现象学相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在满足 $B$-物理约束的条件下，NMFV-MSSM 中的单圈希格斯质量修正（特别是来自顶夸克超伴子 flavor 混合）有多大？
• RQ2 在顶夸克扇区中，哪些 flavor 混合参数 $\delta^{XY}_{ij}$ 能产生最大的希格斯质量修正，同时与 $B$-物理数据一致？
• RQ3 $\delta^{LR}_{ct}$ 和 $\delta^{RL}_{ct}$ 的修正与顶夸克和底夸克扇区中其他 $\delta^{XY}_{ij}$ 参数的修正相比如何？
• RQ4 希格斯质量修正在多大程度上超过 ILC 预期的 50 MeV 精度？这对 NMFV-MSSM 中的希格斯物理有何影响？
• RQ5 $\tan\beta$ 的取值如何影响 NMFV-MSSM 框架中希格斯质量修正的大小和符号？

主要发现

• NMFV-MSSM 中最大的希格斯质量修正来自 $\delta^{LR}_{ct}$ 和 $\delta^{RL}_{ct}$，在 VHeavyS 情形下，当 $\delta^{LR}_{ct} \approx \pm 0.3$ 时，修正可达 -60 GeV。
• 对于 $\delta^{RR}_{ct}$，修正为负，最大可达 -4 GeV；而 $\delta^{LL}_{23}$ 与 $\delta^{RR}_{ct}$ 联合时，在 SPS5 点可产生高达 -50 GeV 的修正。
• $\delta^{LR}_{ct}$ 和 $\delta^{RL}_{ct}$ 的修正在低 $\tan\beta$ 条件下尤其显著，最明显的效果出现在 $\tan\beta = 5$ 的 VHeavyS 情形下。
• 尽管 $\delta^{RR}_{ct}$ 被 $B$-物理约束允许，但其约束弱于其他参数，但仍仅产生中等程度的修正。
• 底夸克型超伴子扇区参数（$\delta^{XY}_{sb}$）受到 $B$-物理数据的严格约束，导致希格斯质量修正可忽略不计。
• 希格斯质量修正的幅度（高达数十 GeV）比 ILC 预期的 50 MeV 精度高出最多 1,200 倍，因此具有显著的现象学意义。