[论文解读] Two-Loop Contributions of the Order $\mathcal{O}(\alpha_t\alpha_s)$ to the Masses of the Higgs Bosons in the CP-Violating NMSSM

Margarete Mühlleitner, Dao Thi Nhung+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 12

一句话总结

本文使用混合 DR-壳层重整化方案，计算了在 CP 破坏型 Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model (NMSSM) 中，Higgs 玻色子质量的两圈 O(αtαs) 修正。与一阶修正结果相比，这些修正将理论不确定性降低了 5–10%，显著提升了在标准模型之外 Higgs sector 物理现象学中的质量预测精度。

ABSTRACT

We provide the two-loop corrections to the Higgs boson masses of the CP-violating NMSSM in the Feynman diagrammatic approach with vanishing external momentum at ${\cal O} (\alpha_t \alpha_s)$. The adopted renormalization scheme is a mixture between $\overline{ ext{DR}}$ and on-shell conditions. Additionally, the renormalization of the top/stop sector is provided both for the $\overline{ ext{DR}}$ and the on-shell scheme. The calculation is performed in the gaugeless limit. We find that the two-loop corrections compared to the one-loop corrections are of the order of 5-10\%, depending on the top/stop renormalization scheme. The theoretical error on the Higgs boson masses is reduced due to the inclusion of these higher order corrections.

研究动机与目标

• 计算 CP 破坏型 NMSSM 中 Higgs 玻色子质量的两圈 O(αtαs) 修正。
• 通过包含高阶量子修正，提高 Higgs 质量预测的理论精度。
• 减少 NMSSM Higgs sector 中的理论不确定性，尤其对 LHC 数据的解释具有重要意义。
• 为顶夸克/停夸克 sector 和 Higgs sector 参数提供结合 DR 和壳层方案的一致重整化框架。
• 支持具有扩展 Higgs sector 和 CP 破坏的模型中 Higgs 质量谱的精确计算。

提出的方法

• 使用费曼图方法，对两圈自能图采用外部momentum为零的条件。
• 应用混合重整化方案：规范和 Yukawa 耦合使用 DR，物理质量与波函数使用壳层条件。
• 在无规范极限下进行计算，以简化两圈振幅结构。
• 在两圈层次推导中性 Higgs 玻色子的反项质量矩阵，通过舍弃发散部分来分离有限贡献。
• 使用两圈跑动方程将顶夸克质量从 Mt 推演至 SUSY 能标。
• 依赖标准维度正则化下的标量和张量二点函数（A0, B0, B1），维度为 D = 4 − 2ε。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 CP 破坏型 NMSSM 中，两圈 O(αtαs) 修正对 Higgs 质量的大小和结构如何？
• RQ2 与一阶修正结果相比，这些修正如何影响 Higgs 质量预测中的理论不确定性？
• RQ3 重整化方案的选择（DR 与壳层）对计算得到的 Higgs 质量位移有何影响？
• RQ4 Higgs 与停夸克 sector 中的 CP 破坏相如何影响两圈修正？
• RQ5 这些修正在多大程度上提升了 NMSSM Higgs 质量谱与观测到的 125–126 GeV Higgs 玻色子的一致性？

主要发现

• 两圈 O(αtαs) 修正对 Higgs 质量的影响，相对于一阶贡献，大小在 5–10% 之间，具体取决于顶夸克/停夸克的重整化方案。
• 引入这些高阶修正可降低 Higgs 质量预测中的理论不确定性。
• 混合 DR-壳层重整化方案确保了 Higgs 自能与反项贡献之间的一致性。
• 明确推导了中性 Higgs sector 的两圈反项质量矩阵的有限部分，包括来自 λ、tanβ 和停夸克混合参数的贡献。
• 修正在无规范极限下计算，简化了振幅结构，同时保留了 Higgs 质量位移的关键物理内容。
• 结果对 NMSSM 中高精度 Higgs 物理至关重要，尤其在具有轻量停夸克或 CP 破坏相的场景中。