[論文レビュー] A Higgs Boson at 96 GeV?!

S. Heinemeyer, Tim Stefaniak|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 27被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、CMSの二光子データで観測された96 GeVのヒッグスボソン信号と、LEPにおけるb¯b最終状態での2.3σの過剰反応を調査し、これらがNMSSMまたはµνSSMにおける軽いCP対称ヒッグス粒子によって説明可能である可能性を提案している。本研究では、このような状態—NMSSMにおけるシングレットに近いヒッグスまたはµνSSMにおける右巻きスネュートリノ—が、同時に両方の異常を説明可能でありながら、LHCおよびLEPの除外限界と整合的であることを示している。

ABSTRACT

We briefly summarize some searches for Higgs bosons with a mass of $m_ϕ ≤ 110$~GeV at LEP and the LHC. We discuss a possible signal in the diphoton decay mode at $m_ϕ∼96~$GeV as reported by CMS, together with a $∼2σ$ hint in the $b\bar{b}$ final state at LEP. We briefly review possible interpretation of such a new particlein various BSM models. We focus on possible explanations as reported within the NMSSM and the \mnSSM. Conclusions for future collider projects are briefly outlined.

研究の動機と目的

• 96 GeVのヒッグスボソン信号がLHCおよびLEPデータと整合するかどうかを調査すること。
• CMSで観測された3σの二光子過剰反応とLEPでの2.3σのb¯b過剰反応が、1つの新しいスカラー粒子によって説明可能かどうかを検討すること。
• このような状態がNMSSMおよびµνSSMの枠組み内で実現可能かどうかを評価すること。
• 将来のe+e−衝突型加速器でのこの軽いヒッグスボソンの発見可能性を評価すること。

提案手法

• LEPおよびLHCデータにおける観測されたヒッグス崩壊断面積とSMの予測との比較に、信号強度パrameter ξbおよびξγを用いる。
• µeff、Aκ、およびその他のソフト項を変化させたNMSSMおよびµνSSMのパラメータ空間における数値スキャンを実施する。
• HiggsBoundsおよびHiggsSignalsを用いて、LEP、Tevatron、およびLHCからの既存のヒッグス除外限界と整合性があることを保証する。
• 最も軽いCP対称ヒッグスが、主にシングレット状態または右巻きスネュートリノ状態であり、b¯bへの結合が抑制されている状況に注目する。
• ループレベルの混合およびフェルミオン由来の寄与によって生じる二光子崩壊断面積の増幅を分析する。
• ATLASおよびCMSのγγチャンネルにおける予想される除外限界と観測された限界を比較し、整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 96 GeVの1つの軽いヒッグスボソンが、CMSの二光子過剰反応とLEPのb¯b過剰反応の両方を説明可能か？
• RQ2 観測された信号が、特にシングレットに近いCP対称ヒッグスを有するNMSSMのヒッグス系と整合的か？
• RQ3 µνSSMが、96 GeVの右巻きスネュートリノヒッグスを実現可能であり、両方の異常を説明可能か？
• RQ4 LHCおよびLEPのデータと整合的であるようなパラメータ空間の制約は、NMSSMおよびµνSSMでどのように規定されるか？
• RQ5 将来のe+e−衝突型加速器（例：ILC250）で、このような軽いヒッグスボソンはどれほど発見可能か？

主な発見

• b¯b結合が抑制された96 GeVのヒッグスボソンは、NMSSMにおいて、CMSの二光子過剰反応（µCMS = 0.6±0.2）とLEPのb¯b過剰反応（µLEP = 0.117±0.057）の両方を同時に説明可能である。
• NMSSMにおいて、約10%のダブルレット混合を有する主にシングレットに近いヒッグスは、三状態混合に起因してγγ崩壊断面積が増幅され、特にb¯b結合が抑制されている場合に顕著である。
• µνSSMにおいて、質量が約96 GeVの右巻きスネュートリノは、µおよびAκパラメータによって制御される混合を介して、CMSおよびLEPの両方の信号を再現可能である。
• 両モデルにおいてこの状況は実現可能であり、LEPの過剰反応は容易に再現可能であり、CMSの過剰反応は結合要件の緊張があるものの、約1σの有意水準で達成可能である。
• この軽いヒッグスボソンは、ILC250などの将来のe+e−衝突型加速器で検出可能であり、過剰反応が確認された場合には発見可能性がさらに向上する。
• 非標準的結合を伴うとしても、LHC、LEP、Tevatronからのヒッグス系の制約と整合的である。