[論文レビュー] A Higgcision study on the 750 GeV Di-photon Resonance and 125 GeV SM Higgs boson with the Higgs{Singlet Mixing

Kingman Cheung, Pyungwon Ko+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、LHCで観測された750 GeVの二光子共鳴状態を説明するため、標準模型（SM）のヒッグス粒子と混合する単粒子スカラー・ボソンを提案する。単粒子をベクトルリックフェルミオンと結合させることで、モデルはSMヒッグス粒子のデータと矛盾せずに、大きな二光子崩壊幅と高い生成断面積を説明でき、標準模型の妥当な拡張を提供する。

ABSTRACT

We interpret the potential observation of the 750 GeV di-photon resonance at the LHC in models, in which an SU(2) isospin-singlet scalar boson mixes with the Standard Model (SM) Higgs boson through an angle . Allowing the singlet scalar boson to have renormalizable couplings to vectorlike leptons and quarks, we can explain the large production cross section (H2) B(H2! ) as well as the apparent large total width of the boson without conicts from the results obtained by previous global ts to the SM Higgs boson data.

研究の動機と目的

• LHCで観測された750 GeVの二光子共鳴状態を、標準模型（SM）ヒッグス粒子と混合するスカラー単粒子によって説明すること。
• 既存のSMヒッグス粒子データへのグローバルフィットと矛盾しないように、共鳴状態の大きな生成断面積と全幅を説明すること。
• 単粒子スカラーとベクトルリックレプトン／クォークとのローレンツ不変な結合が、モデルの臨床的性質を安定化させる役割を果たすことを調査すること。
• 750 GeVの共鳴状態と精密なSMヒッグス測定値の両方を同時に取り入れられる、単粒子－ヒッグス混合フレームワークの妥当性を評価すること。

提案手法

• SU(2)アイソスピン・シンプレットであるスカラー粒子を導入し、混合角を通じてSMヒッグス粒子と運動論的に混合させる。
• 単粒子がベクトルリッククォークおよびレプトンとローレンツ不変に結合するように設定し、その生成および崩壊幅を増幅させる。
• 混合角およびフェルミオン結合強度を用いて、共鳴状態の生成断面積および分支比を調整する。
• SMヒッグスデータへのグローバルフィットを実施し、混合パラメータを制約し、既存の精密測定と整合することを確認する。
• 二光子崩壊幅を計算し、ベクトルリックフェルミオンのループ寄与によって、750 GeV状態の大きな幅が実現可能であることを示す。
• LHCデータからのヒッグス信号強度および全幅に関する実験的制限と、モデルの整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SMヒッグス粒子のデータ制約に反しない範囲で、SMヒッグス粒子と混合する単粒子スカラー粒子が750 GeVの二光子共鳴状態を説明できるか？
• RQ2 ベクトルリックフェルミオン結合は、750 GeV共鳴状態の生成断面積および全幅にどのように影響を与えるか？
• RQ3 観測された二光子崩壊率を再現するための必要な混合角および結合強度は何か？
• RQ4 特に信号強度および全幅に関して、SMヒッグスデータへのグローバルフィットにおいて、モデルは妥当性を保っているか？
• RQ5 モデルは、自然に大きな二光子幅と高い生成断面積を同時に説明できるか？

主な発見

• モデルは、単粒子スカラーに結合するベクトルリックフェルミオンのループ寄与によって、750 GeV共鳴状態の大きな二光子崩壊幅を成功裏に説明できる。
• SMヒッグス粒子との混合およびフェルミオン結合を通じて、共鳴状態の生成断面積を観測レベルまで増幅できる。
• 混合および結合がSMヒッグス信号強度を顕著に変化させないため、グローバルフィットによるSMヒッグスデータと整合性を保っている。
• ベクトルリックフェルミオンへの主要崩壊チャネルのおかげで、750 GeV状態の全幅が大きくても実験的制限と矛盾しない。
• 精密ヒッグス測定値との緊張を避けるために、混合角およびフェルミオン結合強度が制約されている。
• 単粒子とベクトルリックフェルミオンのみを含むこのフレームワークは、微調整を必要とせず、SMの妥当な拡張を提供する。