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Rare Top-quark Decays to Higgs boson in MSSM

Vladimir Kondratenko et al.Sep 23, 2014
In full one-loop generality and in next-to-leading order in QCD, we studyrare top to Higgs boson flavour changing decay processes $t\to q h$ with$q=u,c$ quarks, in the general MSSM with R-parity conservation. Our primarygoal is to search for enhanced effects on $Br(t\to q h)$ that could be visibleat current and high luminosity LHC running. To this end, we perform ananalytical expansion of the amplitude in terms of flavour changing squark massinsertions that treats both cases of hierarchical and degenerate squark massesin a unified way. We identify two enhanced effects allowed by variousconstraints: one from holomorphic trilinear soft SUSY breaking terms and/orright handed up squark mass insertions and another from non-holomorphictrilinear soft SUSY breaking terms and light Higgs boson masses. Interestingly,even with $\mathcal{O}(1)$ flavour violating effects in the, presentlyunconstrained, up-squark sector, SUSY effects on $Br(t\to q h)$ come out to beunobservable at LHC mainly due to leading order cancellations between penguinand self energy diagrams and the constraints from charge- and colour-breakingminima (CCB) of the MSSM vacuum. An exception to this conclusion may be effectsarising from non-holomorphic soft SUSY breaking terms in the region where theCP-odd Higgs mass is smaller than the top-quark mass but this scenario isdisfavoured by recent LHC searches. Our calculations for $t\to q h$ decay aremade available in SUSY_FLAVOR numerical library.
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Unsafe but Calculable: Ratios of Angularities in Perturbative QCD

Vladimir Kondratenko et al.Jul 5, 2013
Infrared- and collinear-safe (IRC-safe) observables have finite crosssections to each fixed-order in perturbative QCD. Generically, ratios ofIRC-safe observables are themselves not IRC safe and do not have a validfixed-order expansion. Nevertheless, in this paper we present an explicitmethod to calculate the cross section for a ratio observable in perturbativeQCD with the help of resummation. We take the IRC-safe jet angularities as anexample and consider the ratio formed from two angularities with differentangular exponents. While the ratio observable is not IRC safe, it is "Sudakovsafe", meaning that the perturbative Sudakov factor exponentially suppressesthe singular region of phase space. At leading logarithmic (LL) order, thedistribution is finite but has a peculiar expansion in the square root of thestrong coupling constant, a consequence of IRC unsafety. The accuracy of the LLdistribution can be further improved with higher-order resummation andfixed-order matching. Non-perturbative effects can sometimes give rise to orderone changes in the distribution, but at sufficiently high energies Q, Sudakovsafety leads to non-perturbative corrections that scale like a (fractional)power of 1/Q, as is familiar for IRC-safe observables. We demonstrate thatMonte Carlo parton showers give reliable predictions for the ratio observable,and we discuss the prospects for computing other ratio observables using ourmethod.