[論文レビュー] Addendum to "Constraints on and future prospects for Two-Higgs-Doublet Models in light of the LHC Higgs signal"

Béranger Dumont, John F. Gunion+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 11

ひとこと要約

この補遺は、2014年夏のLHCヒッグス信号データを用いて、タイプIおよびタイプIIの2ヒッグスダブルレットモデル（2HDMs）の制約を更新する。125.5 GeVのヒッグスボソンの信号強度の更新を焦点に、2013年分析と比較してパラメータ空間の除外領域にほとんど変化がなく、γγおよびVVモードにおけるggFおよびVBFの信号強度がわずかに上昇した。これにより、タイプIIモデルでは低信号強度領域がわずかに除外され、まれな新たな許容領域が出現した。

ABSTRACT

We update the constraints on Two-Higgs-Doublet Models of Type I and II discussed in arXiv:1405.3584 using the latest LHC measurements of the ~125.5 GeV Higgs signal as of Summer 2014. We provide explicit comparisons of the results before and after the Summer 2014 ATLAS and CMS updates. Overall, the changes with respect to arXiv:1405.3584 are rather small; to a large extent this is due to the fact that both the ATLAS and the CMS updates of the $γγ$ decay mode moved closer to SM expectations.

研究の動機と目的

• 2014年夏のLHCヒッグス信号測定結果を踏まえて、タイプIおよびタイプIIの2ヒッグスダブルレットモデル（2HDMs）の妥当性を再評価すること。
• ATLASおよびCMSの最新の信号強度結果が、125.5 GeVのヒッグスボソンの2HDMの許容パラメータ空間に与える影響を評価すること。
• 最新のデータを統合した後、$\cos(\beta-\alpha)$ 対 $\tan\beta$ および $\sin(\beta-\alpha)$ 対 $\tan\beta$ 平面における新たな許容領域や除外領域を同定すること。
• 新しいデータが、軽いペクトルスカラーを有するか、非標準的カップリングを持つ特定の2HDM状況を好むか否かを特定すること。
• Dumontら（arXiv:1405.3584）の2013年の結果が、最新の実験的制約のもとでどれほど頑健であるかを評価すること。

提案手法

• パラメータ空間探索の一貫性を保つために、Dumontら（2014）のスキャン点を再利用した。
• Bernonら（2014）の最新のグローバルフィットを用いて、信号強度の$\chi^2$計算を更新した。特に、$\mu_{\rm ggF+ttH}(Y)$ および $\mu_{\rm VBF+VH}(Y)$ の $Y = \gamma\gamma, VV, b\bar{b}, \tau\tau$ のモードに対して。
• 更新された信号強度値を適用した：$\widehat{\mu}_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma) = 1.25 \pm 0.24$ および $\widehat{\mu}_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma) = 1.09 \pm 0.46$ で $\rho = -0.30$。
• 'postLHC8(2014)-FDOK'ポイントとは、2014年の信号強度の95.4%信頼水準内に収まり、すべての制約を満たす点を指す。
• 'postLHC8(2014)-FDOK'ポイントと元の研究から得られた'postLHC8(2013)-FDOK'ポイントを比較し、変化を定量的に評価した。
• 相関構造と信号強度平面を用いて、特にタイプIおよびタイプIIモデルにおける許容領域のシフトを可視化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2014年LHCの信号強度測定結果の更新は、2HDMタイプIおよびタイプIIモデルの許容パラメータ空間にどのように影響するか？
• RQ2 2014年の更新後、特にタイプIIモデルにおいて、$\cos(\beta-\alpha)$ 対 $\tan\beta$ 平面に新たな許容領域が出現するか？
• RQ3 2014年の新しい信号強度値は、2013年と比較して $\mu_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma)$ および $\mu_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma)$ の推定値をどの程度シフトさせるか？
• RQ4 2014年の結果は、$h \to AA$ のような非可視または特異なヒッグス崩壊に制約を強化するか、緩和するか？
• RQ5 更新された結果は、2HDMにおける軽いペクトルスカラー（$m_A < 100$ GeV）を有する状況の妥当性にどのように影響するか？

主な発見

• 2014年のATLASおよびCMSの更新により、2013年分析と比較して2HDMの許容パラメータ空間にほとんど変化がなかった。
• $\mu_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma)$ の中央値は0.98から1.25に上昇し、$\mu_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma)$ は1.72から1.09に低下した。これにより、標準模型に近い振る舞いとなった。
• タイプIモデルでは、$|\cos(\beta-\alpha)|$ の大きな値がわずかに制約が強化された。一方、タイプIIモデルでは、$\cos(\beta-\alpha) \approx -0.1$ で $\tan\beta \lesssim 2$ の狭い帯域が新たに除外された。
• タイプIIモデルでは、わずかに大きな正の $\cos(\beta-\alpha)$ 値が許容され、2013年には除外されていたが、2014年のデータでは許容されるようになった、より高い $\mu_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma)$ および $\mu_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma)$ を持つ少数のポイントが新たに許容された。
• タイプIIモデルの$C_D$の符号が反転した「バナナ型」領域は依然として妥当であり、$\tan\beta \approx 3$ から $40$ まで延びている。
• $m_H \sim 125.5$ GeVのシナリオでは、$\sin(\beta-\alpha)$ の範囲がわずかに狭まり、タイプIIモデルは主にアライメント/分離領域に閉じ込められている。大きな $\sin(\beta-\alpha)$ を持つポイントはまれである。