$$\mu \rightarrow e \gamma $$ trong mô hình 2HDM: một bài tập trong lý thuyết trường hiệu quả (EFT)

The European Physical Journal C - Tập 76 - Trang 1-14 - 2016
Sacha Davidson1,2,3
1IPNL, CNRS/IN2P3, Villeurbanne Cedex, France
2Université Lyon 1, Villeurbanne, France
3Université de Lyon, Lyon, France

Tóm tắt

Mô hình 2 Higgs Doublet loại III có các kết nối vi phạm hương vị lepton có thể chuẩn hóa, và các đóng góp một vòng và hai vòng (“Barr–Zee”) cho $$\mu \rightarrow e \gamma $$ đã được biết đến. Trong giới hạn vô hiệu hóa, nơi mà thang khối M của doublet thứ hai lớn hơn nhiều so với thang điện yếu, mô hình có thể được tham số hóa bằng một Lý thuyết Trường Hiệu quả (EFT) chứa các toán tử bậc sáu. Các thành phần $$1/M^2$$ của phép tính chính xác được tái tạo trong EFT, với điều kiện rằng cơ sở toán tử bốn fermion dưới thang yếu được mở rộng so với danh sách Buchmuller–Wyler không thay đổi SU(2). Kết quả cho thấy rằng các đóng góp hai vòng “Barr–Zee” chiếm ưu thế chủ yếu đến từ việc ghép nối và chạy hai vòng, và rằng các toán tử bậc tám có thể có liên quan về mặt số học.

Từ khóa

#mô hình 2HDM #hương vị lepton #lý thuyết trường hiệu quả #đóng góp Barr-Zee

Tài liệu tham khảo

H. Georgi, Effective field theory. Ann. Rev. Nucl. Part Sci. 43, 209–252 (1993) H. Georgi, On-shell effective field theory. Nucl. Phys. B 361, 339–350 (1991) W. Buchmuller, D. Wyler, Effective Lagrangian Analysis of New Interactions and Flavor Conservation. Nucl. Phys. B 268, 621 (1986). doi:10.1016/0550-3213(86)90262-2 B. Grzadkowski, M. Iskrzynski, M. Misiak, J. Rosiek, Dimension-Six Terms in the Standard Model Lagrangian. JHEP 1010, 085 (2010). arXiv:1008.4884 [hep-ph] D. Chang, W.S. Hou, W.Y. Keung, Two loop contributions of flavor changing neutral Higgs bosons to mu \(\rightarrow \) e gamma. Phys. Rev. D 48, 217 (1993). arXiv:hep-ph/9302267 G.M. Pruna, A. Signer, The \(\mu \rightarrow e\gamma \) decay in a systematic effective field theory approach with dimension 6 operators. JHEP 1410, 14 (2014). arXiv:1408.3565 [hep-ph] R. Alonso, B. Grinstein, J. Martin, Camalich, \(SU(2)\times U(1)\) gauge invariance and the shape of new physics in rare \(B\) decays. Phys. Rev. Lett. 113, 241802 (2014). doi:10.1103/PhysRevLett.113.241802. arXiv:1407.7044 [hep-ph] J. Aebischer, A. Crivellin, M. Fael, C. Greub, Matching of gauge invariant dimension 6 operators for \(b\rightarrow s\) and \(b\rightarrow c\) transitions. arXiv:1512.02830 [hep-ph] G.C. Branco, P.M. Ferreira, L. Lavoura, M.N. Rebelo, M. Sher, J.P. Silva, Theory and phenomenology of two-Higgs-doublet models. Phys. Rept. 516, 1 (2012). doi:10.1016/j.physrep.2012.02.002. arXiv:1106.0034 [hep-ph] J.F. Gunion, H.E. Haber, G.L. Kane, S. Dawson, The Higgs Hunter’s guide. Front. Phys. 80, 1 (2000) S. Davidson, H.E. Haber, Basis-independent methods for the two-Higgs-doublet model. Phys. Rev. D 72 035004 (2005). [Phys. Rev. D 72 (2005) 099902]. arXiv:hep-ph/0504050 J.F. Gunion, H.E. Haber, The CP conserving two Higgs doublet model: the approach to the decoupling limit. Phys. Rev. D 67, 075019 (2003). arXiv:hep-ph/0207010 Y. Kuno, Y. Okada, Muon decay and physics beyond the standard model. Rev. Mod. Phys. 73, 151 (2001). arXiv:hep-ph/9909265 J. Adam et al., MEG Collaboration, New constraint on the existence of the \(\mu ^+ \rightarrow e^+\gamma \) decay. Phys. Rev. Lett. 110, 201801 (2013). arXiv:1303.0754 [hep-ex] J.L. Diaz-Cruz, J.J. Toscano, Lepton flavor violating decays of Higgs bosons beyond the standard model. Phys. Rev. D 62, 116005 (2000). arXiv:hep-ph/9910233 T. Han, D. Marfatia, \(h \rightarrow \mu \tau \) at hadron colliders. Phys. Rev. Lett. 86, 1442 (2001). arXiv:hep-ph/0008141 A. Brignole, A. Rossi, Lepton flavor violating decays of supersymmetric Higgs bosons. Phys. Lett. B 566, 217 (2003). arXiv:hep-ph/0304081 R.A. Diaz, R. Martinez, J.A. Rodriguez, Phenomenology of lepton flavor violation in 2HDM(3) from (g-2)(mu) and leptonic decays. Phys. Rev. D 67, 075011 (2003). doi:10.1103/PhysRevD.67.075011. arXiv:hep-ph/0208117 A. Arhrib, Top and Higgs flavor changing neutral couplings in two Higgs doublets model. Phys. Rev. D 72, 075016 (2005). arXiv:hep-ph/0510107 S. Kanemura, T. Ota, K. Tsumura, Lepton flavor violation in Higgs boson decays under the rare tau decay results. Phys. Rev. D 73, 016006 (2006). arXiv:hep-ph/0505191 P. Paradisi, Higgs-mediated e-> mu transitions in II Higgs doublet model and supersymmetry. JHEP 0608, 047 (2006). doi:10.1088/1126-6708/2006/08/047. arXiv:hep-ph/0601100 K. Agashe, R. Contino, Composite Higgs-mediated FCNC. Phys. Rev. D 80, 075016 (2009). arXiv:0906.1542 [hep-ph] A. Goudelis, O. Lebedev, J.H. Park, Higgs-induced lepton flavor violation. Phys. Lett. B 707, 369 (2012). arXiv:1111.1715 [hep-ph] A. Arhrib, Y. Cheng, O.C.W. Kong, Higgs \(\rightarrow \mu \tau \) decay in supersymmetry without R-parity. Europhys. Lett. 101, 31003 (2013). arXiv:1208.4669 [hep-ph] A. Arhrib, Y. Cheng, O.C.W. Kong, Comprehensive analysis on lepton flavor violating Higgs boson to \(\mu ^\mp \tau ^\pm \) decay in supersymmetry without \(R\) parity. Phys. Rev. D 87(1), 015025 (2013). arXiv:1210.8241 [hep-ph] A. Crivellin, A. Kokulu, C. Greub, Flavor-phenomenology of two-Higgs-doublet models with generic Yukawa structure. Phys. Rev. D 87(9), 094031 (2013). doi:10.1103/PhysRevD.87.094031. arXiv:1303.5877 [hep-ph] S. Davidson, G.J. Grenier, Lepton flavour violating Higgs and \(\tau \) to \(\mu \gamma \). Phys. Rev. D 81, 095016 (2010). arXiv:1001.0434 [hep-ph] Y. Omura, E. Senaha, K. Tobe, Lepton-flavor-violating Higgs decay \(h \rightarrow \mu \tau \) and muon anomalous magnetic moment in a general two Higgs doublet model. JHEP 1505, 028 (2015). doi:10.1007/JHEP05(2015)028. arXiv:1502.07824 [hep-ph] R. Harnik, J. Kopp, J. Zupan, Flavor violating Higgs decays. JHEP 1303, 026 (2013). arXiv:1209.1397 [hep-ph] S. Davidson, P. Verdier, LHC sensitivity to the decay \(h \rightarrow \tau ^\pm \mu ^\mp \). Phys. Rev. D 86, 111701 (2012). arXiv:1211.1248 [hep-ph] A. Celis, V. Cirigliano, E. Passemar, Lepton flavor violation in the Higgs sector and the role of hadronic \(\tau \)-lepton decays. Phys. Rev. D 89(1), 013008 (2014). arXiv:1309.3564 [hep-ph] A. Dery, A. Efrati, Y. Nir, Y. Soreq, V. Susic, Model building for flavor changing Higgs couplings. Phys. Rev. D 90, 115022 (2014). arXiv:1408.1371 [hep-ph] D.A. Sierra, A. Vicente, Explaining the CMS Higgs flavor violating decay excess. Phys. Rev. D 90(11), 115004 (2014). arXiv:1409.7690 [hep-ph] J. Heeck, M. Holthausen, W. Rodejohann, Y. Shimizu, Higgs \(\rightarrow \mu \tau \) in Abelian and non-Abelian flavor symmetry models. arXiv:1412.3671 [hep-ph] A. Crivellin, G. D’Ambrosio, J. Heeck, Explaining \(h\rightarrow \mu ^\pm \tau ^\mp \), \(B\rightarrow K^* \mu ^+\mu ^-\) and \(B\rightarrow K \mu ^+\mu ^-/B\rightarrow K e^+e^-\) in a two-Higgs-doublet model with gauged \(L_\mu -L_\tau \). Phys. Rev. Lett. 114, 151801 (2015). arXiv:1501.00993 [hep-ph] L. de Lima, C. S. Machado, R. D. Matheus, L. A. F. do Prado, Higgs flavor violation as a signal to discriminate models. arXiv:1501.06923 [hep-ph] I. Dorsner, S. Fajfer, A. Greljo, J. F. Kamenik, N. Kosnik, I. Nisandzic, New physics models facing lepton flavor violating Higgs decays at the percent level. arXiv:1502.07784 [hep-ph] V. Khachatryan et al. CMS Collaboration, Search for lepton-flavour-violating decays of the Higgs boson. arXiv:1502.07400 [hep-ex] J.D. Bjorken, S. Weinberg, A mechanism for nonconservation of muon number. Phys. Rev. Lett. 38, 622 (1977). doi:10.1103/PhysRevLett.38.622 R.G. Leigh, S. Paban, R.M. Xu, Electric dipole moment of electron. Nucl. Phys. B 352, 45 (1991). doi:10.1016/0550-3213(91)90128-K R. Alonso, E.E. Jenkins, A.V. Manohar, M. Trott, Renormalization group evolution of the standard model dimension six operators III: gauge coupling dependence and phenomenology. JHEP 1404, 159 (2014). arXiv:1312.2014 [hep-ph] J. Hisano, K. Tsumura, M.J.S. Yang, QCD corrections to neutron electric dipole moment from dimension-six four-quark operators. Phys. Lett. B 713, 473 (2012). doi:10.1016/j.physletb.2012.06.038. arXiv:1205.2212 [hep-ph] A. J. Buras, Weak Hamiltonian, CP violation and rare decays. arXiv:hep-ph/9806471 A. Crivellin, S. Najjari, J. Rosiek, Lepton flavor violation in the standard model with general dimension-six operators. JHEP 1404, 167 (2014). arXiv:1312.0634 [hep-ph]