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H-COUP Version 2: A program for one-loop corrected Higgs boson decays in non-minimal Higgs sectors
Computer Physics Communications ( IF 6.3 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.cpc.2020.107512 Shinya Kanemura , Mariko Kikuchi , Kentarou Mawatari , Kodai Sakurai , Kei Yagyu
Computer Physics Communications ( IF 6.3 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.cpc.2020.107512 Shinya Kanemura , Mariko Kikuchi , Kentarou Mawatari , Kodai Sakurai , Kei Yagyu
Abstract We present the concept of H-COUP_ver 2 , which evaluates the decay rates (including higher order corrections) for the Higgs boson with a mass of 125GeV in various extended Higgs models. In the previous version ( H-COUP_1.0 ), only a full set of the Higgs boson vertices are evaluated at one-loop level in a gauge invariant manner in these models. H-COUP_ver 2 contains all the functions of H-COUP_1.0 . After shortly introducing these extended Higgs models and discussing their theoretical and experimental constraints, we summarize formulae for the renormalized vertices and the decay rates. We then explain how to install and run H-COUP_ver 2 with some numerical examples. Program summary Program title: H-COUP Version 2 CPC Library link to program files: http://dx.doi.org/10.17632/f88szmrj5x.2 Developer’s repository link: http://www-het.phys.sci.osaka-u.ac.jp/ hcoup/ Licensing provisions: GPLv3 Programming language: Fortran90 Journal Reference of previous version: Comput. Phys. Commun. 233 (2018), 134–144 Does the new version supersede the previous version?: Yes Reasons for the new version: The previous version ( H-COUP_1.0 ), which numerically evaluates the full set of one-loop corrected vertex functions for the Higgs boson with a mass of 125 GeV, does not automatically provide the decay rates, the total decay width and branching ratios. In addition, QCD corrections have not been included in the previous version. Summary of revisions: Decay branching ratios and the total decay width for the Higgs boson with NLO electroweak and NNLO QCD corrections are added as outputs. Nature of problem: Decay rates for the Higgs boson and the total decay width are numerically evaluated at NLO for electroweak and NNLO for QCD in the Higgs singlet model, four types (Type-I, Type-II, Type-X, Type-Y) of two Higgs doublet models with a softly-broken Z 2 symmetry and the inert doublet model. Solution of method: Electroweak and QCD corrections to the decay rates are computed by the improved on-shell scheme and the MS ¯ scheme, respectively. Additional comments including restrictions and unusual features: All functions of the previous version are included in H-COUP_ver 2 . References: [1] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Comput. Phys. Commun. 233 (2018) 134-144 [arXiv:1710.04603 [hep-ph]]. [2] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Mawatari, K. Sakurai, K. Yagyu, Nucl. Phys. B 949 (2019) 114791 [arXiv:1906.10070 [hep-ph]]. [3] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Mawatari, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. Lett. B 783 (2018) 140-149 [arXiv:1803.01456 [hep-ph]]. [4] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. Rev. D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]. [5] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Nucl. Phys. B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]. [6] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Nucl. Phys. B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]. [7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. Rev. D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]. [8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. Lett. B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]. [9] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Nucl. Phys. B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]. [10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. Rev. D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]].
中文翻译：
H-COUP 版本 2：用于在非最小希格斯扇区中进行单循环校正的希格斯玻色子衰变的程序
摘要 我们提出了 H-COUP_ver 2 的概念，它评估了各种扩展希格斯模型中质量为 125GeV 的希格斯玻色子的衰减率（包括高阶校正）。在之前的版本 ( H-COUP_1.0 ) 中，在这些模型中，仅以规范不变的方式在单循环级别评估一整套希格斯玻色子顶点。H-COUP_ver 2 包含 H-COUP_1.0 的所有功能。在简要介绍了这些扩展的希格斯模型并讨论了它们的理论和实验约束之后，我们总结了重整化顶点和衰减率的公式。然后我们通过一些数值示例解释如何安装和运行 H-COUP_ver 2。程序摘要 程序标题：H-COUP 第 2 版 CPC 库程序文件链接：http://dx.doi.org/10.17632/f88szmrj5x.2 开发人员存储库链接：http://www-het.phys.sci。osaka-u.ac.jp/hcoup/ 许可条款：GPLv3 编程语言：Fortran90 期刊 上一版本参考：Comput。物理。社区。233 (2018), 134–144 新版本是否取代了以前的版本？：是 新版本的原因：以前的版本（H-COUP_1.0），它对全套单循环校正顶点函数进行数值评估质量为 125 GeV 的希格斯玻色子不会自动提供衰变率、总衰变宽度和分支比。另外，之前的版本没有包含QCD修正。修订摘要：带有 NLO 电弱和 NNLO QCD 校正的 Higgs 玻色子的衰变分支比和总衰变宽度被添加为输出。问题性质：希格斯玻色子的衰变率和总衰变宽度在希格斯单线态模型中对电弱的 NLO 和 QCD 的 NNLO 进行数值评估，两种希格斯粒子的四种类型（I 型、II 型、X 型、Y 型）具有轻微破坏的 Z 2 对称性的双峰模型和惰性双峰模型。方法的解决方案：分别通过改进的壳上方案和 MS 方案计算衰减率的 Electroweak 和 QCD 校正。附加说明，包括限制和异常功能： H-COUP_ver 2 中包含以前版本的所有功能。参考文献： [1] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Sakurai、K. Yagyu，Comput。物理。社区。233 (2018) 134-144 [arXiv:1710.04603 [hep-ph]]。[2] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Mawatari、K. Sakurai、K. Yagyu、Nucl。物理。B 949 (2019) 114791 [arXiv:1906.10070 [hep-ph]]。[3] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Mawatari、K. Sakurai、K. Yagyu，物理学。莱特。B 783 (2018) 140-149 [arXiv:1803.01456 [hep-ph]]。[4] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. 修订版 D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。B 783 (2018) 140-149 [arXiv:1803.01456 [hep-ph]]。[4] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. 修订版 D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。B 783 (2018) 140-149 [arXiv:1803.01456 [hep-ph]]。[4] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. 修订版 D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。
更新日期：2020-12-01
中文翻译：
H-COUP 版本 2：用于在非最小希格斯扇区中进行单循环校正的希格斯玻色子衰变的程序
摘要 我们提出了 H-COUP_ver 2 的概念，它评估了各种扩展希格斯模型中质量为 125GeV 的希格斯玻色子的衰减率（包括高阶校正）。在之前的版本 ( H-COUP_1.0 ) 中，在这些模型中，仅以规范不变的方式在单循环级别评估一整套希格斯玻色子顶点。H-COUP_ver 2 包含 H-COUP_1.0 的所有功能。在简要介绍了这些扩展的希格斯模型并讨论了它们的理论和实验约束之后，我们总结了重整化顶点和衰减率的公式。然后我们通过一些数值示例解释如何安装和运行 H-COUP_ver 2。程序摘要 程序标题：H-COUP 第 2 版 CPC 库程序文件链接：http://dx.doi.org/10.17632/f88szmrj5x.2 开发人员存储库链接：http://www-het.phys.sci。osaka-u.ac.jp/hcoup/ 许可条款：GPLv3 编程语言：Fortran90 期刊 上一版本参考：Comput。物理。社区。233 (2018), 134–144 新版本是否取代了以前的版本？：是 新版本的原因：以前的版本（H-COUP_1.0），它对全套单循环校正顶点函数进行数值评估质量为 125 GeV 的希格斯玻色子不会自动提供衰变率、总衰变宽度和分支比。另外，之前的版本没有包含QCD修正。修订摘要：带有 NLO 电弱和 NNLO QCD 校正的 Higgs 玻色子的衰变分支比和总衰变宽度被添加为输出。问题性质：希格斯玻色子的衰变率和总衰变宽度在希格斯单线态模型中对电弱的 NLO 和 QCD 的 NNLO 进行数值评估，两种希格斯粒子的四种类型（I 型、II 型、X 型、Y 型）具有轻微破坏的 Z 2 对称性的双峰模型和惰性双峰模型。方法的解决方案：分别通过改进的壳上方案和 MS 方案计算衰减率的 Electroweak 和 QCD 校正。附加说明，包括限制和异常功能： H-COUP_ver 2 中包含以前版本的所有功能。参考文献： [1] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Sakurai、K. Yagyu，Comput。物理。社区。233 (2018) 134-144 [arXiv:1710.04603 [hep-ph]]。[2] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Mawatari、K. Sakurai、K. Yagyu、Nucl。物理。B 949 (2019) 114791 [arXiv:1906.10070 [hep-ph]]。[3] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Mawatari、K. Sakurai、K. Yagyu，物理学。莱特。B 783 (2018) 140-149 [arXiv:1803.01456 [hep-ph]]。[4] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. 修订版 D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。B 783 (2018) 140-149 [arXiv:1803.01456 [hep-ph]]。[4] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. 修订版 D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. Senaha, C. Yuan, Phys. 修订版 D 70 (2004) 115002 [hep-ph/0408364]。[8] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Yagyu, Phys. 莱特。B 731 (2014) 27-35 [arXiv:1401.0515 [hep-ph]]。[9] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 896 (2015) 80-137 [arXiv:1502.07716 [hep-ph]]。[10] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, Phys. 修订版 D 94 (2016) 115011 [arXiv:1605.08520 [hep-ph]]。B 783 (2018) 140-149 [arXiv:1803.01456 [hep-ph]]。[4] S. Kanemura, M. Kikuchi, K. Sakurai, K. Yagyu, Phys. 修订版 D 96 (2017) 035014 [arXiv:1705.05399[hep-ph]]。[5] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 907 (2016) 286-322 [arXiv:1511.06211 [hep-ph]]。[6] S. Kanemura、M. Kikuchi、K. Yagyu，Nucl。物理。B 917 (2017) 154-177 [arXiv:1608.01582 [hep-ph]]。[7] S. Kanemura, Y. Okada, E. 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