[論文レビュー] A simplified model explanation of the WW excess

Radovan Dermíšek, Enrico Lunghi+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 30, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 24被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、新しいヒッグス粒子 $H$ と1つまたは2つの中性レプトン $\nu_{4(5)}$ を用いて、ATLASおよびCMSのデータで観測された $W^+W^-$ ボソン過剰を簡略化されたモデルで説明する。$H$ から $\nu_{4(5)}$ および $W$ から $\nu_{4(5)}$ への結合を含む。このモデルは運動量分布をうまく再現し、$H \to W^+W^-$ および $H \to \gamma\gamma$ の制約を満たしており、ベクトルレプトンを伴う2ヒッグスダブルレットフレームワーク内での標準模型の妥当な拡張である。

ABSTRACT

The excess in $pp o W^+W^- o \ell u\ell u$ measurements observed by ATLAS and CMS can be explained by the existence of a new Higgs boson, $H$, and one or two neutral leptons, $ u_{4(5)}$, with couplings $H- u_{4(5)}- u_{\mu(e)}$ and $W- u_{4(5)}-\mu(e)$. The kinematic distributions of observed events can be nicely fit and constraints from $H o W^+W^-$ and $H o \gamma\gamma$ can be satisfied. This scenario can arise for example in a two Higgs doublet model with one or two sets of vectorlike leptons.

研究の動機と目的

• LHC における $pp \to W^+W^-$ での観測された $W^+W^-$ ボソン過剰を、新しい粒子による標準模型の拡張によって説明すること。
• ATLAS および CMS が観測した過剰事象の運動量分布を再現する簡略化されたモデルを構築すること。
• $H \to W^+W^-$ および $H \to \gamma\gamma$ 衰えの実験的制約を満たすこと。
• このモデルが、ベクトルレプトンを伴う2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）内で自然に実現可能であることを示すこと。

提案手法

• 新しいヒッグス粒子 $H$ と1つまたは2つの中性レプトン $\nu_{4(5)}$ を導入し、特定の結合を設定：$H\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ および $W\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$。
• 観測された運動量特徴を再現できる $pp \to W^+W^-$ シグナルを再現する簡略化された有効モデルを構築する。
• 結合を用いて $H$ および $\nu_{4(5)}$ の交換を通じて $W^+W^-$ 生成を媒介し、データにおける共鳴的構造を再現する。
• 結合強度と質量を調整することで、$H \to W^+W^-$ および $H \to \gamma\gamma$ 衰えの制約と整合性を保つ。
• このモデルが、1つまたは2セットのベクトルレプトンを伴う2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）に埋め込めることが示され、UV完全な実現が可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $pp \to W^+W^-$ データにおける $W^+W^-$ 過剰は、新しいヒッグス粒子と中性レプトンによって説明可能か？
• RQ2 提案された結合 $H\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ および $W\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ は、観測された運動量分布を再現できるか？
• RQ3 このモデルは、$H \to W^+W^-$ および $H \to \gamma\gamma$ 衰えからの厳密な制約を満たすことができるか？
• RQ4 このモデルは、ベクトルレプトンを伴う2ヒッグスダブルレットフレームワーク内でUV完備化可能か？

主な発見

• このモデルは、ATLAS および CMS が観測した $W^+W^-$ 過剰事象の運動量分布をうまくフィットする。
• $H \to W^+W^-$ および $H \to \gamma\gamma$ 衰えからの制約は、結合強度と質量の適切な調整によって満たされる。
• このモデルは、1つまたは2セットのベクトルレプトンを伴う2ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）で実現可能である。
• $\nu_{4(5)}$ 粒子の存在が、$W^+W^-$ 不変質量スペクトルにおける共鳴的構造の妥当な説明を提供する。