[論文レビュー] Collider Phenomenology of Higgsless models

A. Belyaev|ArXiv.org|Nov 13, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、LHCにおける最小ヒッグスなしモデル（MHLM）のゲージ不変な解析を提示し、$pp \to W' \to WZ$ および $pp \to W'jj \to WZjj$ を通じて生成される $W'$ ボソンが、その全パラメータ空間において完全に探査可能であることを示している。ユニタリーゲージおよび't Hooft-Feynmanゲージの両方で完全な信号およびバックグラウンド計算を実施した結果、100 fb$^{-1}$ の強度では $W'$ の $5\sigma$ 発見が1.2 TeVまで可能であり、$M_{W'} \sim 500$ GeV の場合、$WZjj$ チャネルではたった12 fb$^{-1}$ で十分であることが判明した。

ABSTRACT

We study the LHC signatures of new gauge bosons in the minimal deconstruction Higgsless model (MHLM). We analyze the $W'$ signals of $pp o W' o WZ$ and $pp o W'jj o WZjj$ processes at the LHC, including the complete signal and background calculation in the gauge invariant model and have demonstrated the LHC potential to cover the whole parameter space of the MHLM model.

研究の動機と目的

• 最小ヒッグスなしモデル（MHLM）における $W'$ ボソンのLHCでの発見可能性を評価すること。MHLMは基本的ヒッグスを含まないゲージ不変なヒッグスなしモデルである。
• MHLMにおける信号およびバックグラウンド過程の完全に一貫した計算を実施し、ユニタリーゲージおよび't Hooft-Feynmanゲージの両方で正確に実装されたゲージ不変性を保証すること。
• $W' \to WZ$ および $W'jj \to WZjj$ の崩壊チャンネルが、$W'$ レゾナント検出に適した明確で再構成可能なシグネチャを提供することを示すこと。
• MHLMのパラメータ空間（$W'$ の質量が1.2 TeVまで）が、現実的な強度でLHCで完全にテスト可能であることを確立すること。
• フェルミオンの局所化を理想フェルミオン局所化（IDDL）条件によって行うことで、モデルが精密電弱データと整合していることを検証すること。

提案手法

• MHLMは、$SU(2)_0 \times SU(2)_1 \times U(1)$ ゲージ対称性と境界条件を有する3サイトのモースモデルとして定式化され、電弱対称性の破れ（EWSB）を符号化し、ゲージ不変性を保証する。
• LanHEPを用いてMHLMのフェルミオンルールを自動生成し、CalcHEPに実装。ユニタリーゲージおよび't Hooft-Feynmanゲージの両方でチェックを実施。
• $pp \to W' \to WZ$ および $pp \to W'jj \to WZjj$ のプロセスにおける完全な信号およびバックグラウンド振幅を計算し、干渉効果を含む。
• ゲージ不変性は、$WZjj$ プロセスにおける融合および非融合寄与の間で正確なキャンセルが発生することで保持され、両方のゲージ選択で確認された。
• 標準模型のバックグラウンドを抑制するための運動量カットを適用し、信号の有意性は $M_T(WZ)$ 分布および $3\sigma$/$5\sigma$ 発見閾値を用いて評価した。
• エネルギー分解能などの検出器効果は、結果にほとんど影響しないガウススムージングで近似した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最小ヒッグスなしモデルにおける $W'$ ボソンは、1.2 TeVのユニタリティ限界まで、LHCで全質量範囲にわたって発見可能か？
• RQ2 信号およびバックグラウンド過程の完全なゲージ不変な取り扱いは、従来のアプローチと比較して $pp \to WZjj$ シグネチャにどのように影響するか？
• RQ3 $WZZ$ および $WZjj$ 崩壊チャンネルにおける $3\sigma$ および $5\sigma$ 発見に必要な統合強度はどの程度か？
• RQ4 $WZZ \to jj4\ell$ チャネルと $WZjj \to \nu 3\ell jj$ チャネルは、信号純度、断面積、質量分解能の観点でどのように比較できるか？
• RQ5 ヒッグス粒子を導入せずに、MHLMの実験的性質を一貫して記述可能であり、かつ精密電弱データと整合しているか？

主な発見

• $W' \to WZ$ および $W'jj \to WZjj$ プロセスは、$M_{WZ}$ および $M_T(WZ)$ 分布におけるヤコビアンピークを示し、明確で再構成可能なシグネチャを提供する。
• $M_{W'} = 500$ GeV の場合、$WZjj$ チャネルでの $5\sigma$ 発見には統合強度12 fb$^{-1}$ で十分である。
• $M_{W'} = 400$ GeV の場合、$WZjj$ チャネルでの $5\sigma$ 発見には7 fb$^{-1}$ で十分であり、LHCの最初の数年間の運用範囲内に収まる。
• $WZZ \to jj4\ell$ チャネルは、$W'$ の再構成に優れた質量分解能を提供し、正確な質量測定を可能にする。
• $WZjj$ チャネルは断面積が大きく、100 fb$^{-1}$ の強度で $M_{W'} \simeq 1.2$ TeV までのMHLMのパラメータ空間を完全にカバーできる。
• ゲージ不変性は極めて重要である：$pp \to WZjj$ における信号とバックグラウンドの寄与の正確なキャンセルは、完全なゲージ不変フレームワークでのみ可視化可能であり、単純な和則では観測できない。