[论文解读] When Are Radiative Corrections Important in the Minimal Supersymmetric Model?

Howard E. Haber|ArXiv.org|May 12, 1993

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文研究了辐射修正在最小超对称模型（MSSM）中何时对精确电弱可观测量产生显著影响。研究表明，尽管大多数超对称贡献受 $ m_Z^2/M_{\text{SUSY}}^2 $ 抑制，但在 $ b \to s\gamma $ 等过程以及MSSM希格斯 sector中，由于顶夸克质量增强效应，仍会产生显著修正，导致与树图关系的偏离。

ABSTRACT

Precision electroweak measurements at LEP currently check the validity of the Standard Model to about one part in a thousand. Any successful model of physics beyond the Standard Model must be consistent with these observations. The impact of radiative corrections on the Minimal Supersymmetric Model (MSSM) is considered. The influence of supersymmetric particles on precision electroweak measurements is generally negligible since radiative corrections mediated by supersymmetric particles are suppressed by a factor of order $m_Z^2/M_{ m SUSY}^2$ (where $M_{ m SUSY}$ is the scale characterizing the scale of supersymmetric particle masses). However, there are a few pertinent exceptions. For example, the radiative corrections to the rare decay $b o sγ$ from charged Higgs and supersymmetric particle exchange can be of the same order as the Standard Model contribution. Large radiative corrections also lead to modifications of MSSM tree-level (natural) relations. The largest corrections of this type occur in the MSSM Higgs sector and are enhanced by powers of the top quark mass. The consequences of the radiatively corrected MSSM Higgs sector are briefly discussed.

研究动机与目标

• 评估在精确电弱测量背景下，辐射修正在最小超对称模型（MSSM）中的重要性。
• 识别超对称粒子贡献未被抑制的特定过程，并可能主导或与标准模型贡献相竞争。
• 探讨辐射修正确改变MSSM中树图关系的方式，特别是在希格斯 sector 中。
• 分析顶夸克质量增强效应对MSSM希格斯 sector 中辐射修正的影响。
• 评估在考虑辐射修正的情况下，MSSM与LEP精确电弱数据的一致性。

提出的方法

• 使用有效场论技术和单圈计算分析MSSM中的辐射修正。
• 评估一般超对称贡献对精确电弱可观测量的抑制因子 $ m_Z^2/M_{\text{SUSY}}^2 $。
• 计算来自带电希格斯及中性子/轻子混合态交换的单圈贡献对稀有衰变 $ b \to s\gamma $ 的影响。
• 识别由于大顶夸克 Yukawa 耦合导致的MSSM希格斯 sector 中的增强效应，从而引发显著的辐射修正。
• 将辐射修正后的希格斯粒子质量与耦合常数与树图预期值进行比较，突出显示与自然关系的偏离。
• 采用有效拉格朗日量方法，系统地包含来自超对称粒子的量子修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 在哪些过程中，MSSM中的辐射修正与标准模型预测显著偏离？
• RQ2 超对称粒子如何影响稀有衰变 $ b \to s\gamma $，其贡献是否可能与标准模型振幅相当？
• RQ3 MSSM希格斯 sector 中的树图关系在多大程度上被辐射修正所改变？
• RQ4 为何MSSM希格斯 sector 中的辐射修正被增强，顶夸克质量在此过程中扮演何种角色？
• RQ5 精确电弱测量在多大程度上约束了MSSM中辐射修正的大小与结构？

主要发现

• 来自带电希格斯及超对称粒子的 $ b \to s\gamma $ 辐射修正在量级上可与标准模型贡献相媲美，因此具有显著的物理意义。
• MSSM希格斯 sector 展现出最大的辐射修正，其增强效应源于顶夸克质量的幂次依赖，导致与树图关系的显著偏离。
• 超对称粒子对精确电弱可观测量的贡献通常受 $ m_Z^2/M_{\text{SUSY}}^2 $ 抑制，但在特定过程中该抑制被解除。
• 顶夸克 Yukawa 耦合强烈增强了MSSM希格斯 sector 中的辐射修正，尤其体现在CP奇和CP偶希格斯玻色子之间的质量分裂上。
• MSSM希格斯 sector 中的辐射修正导致最轻希格斯玻色子质量发生显著偏移，影响其物理特性和探测前景。
• 本文结论认为，尽管大多数辐射效应较小，但 $ b \to s\gamma $ 和希格斯 sector 等关键过程仍需仔细进行辐射修正处理，以确保与实验数据的一致性。