[論文レビュー] Composite Resonances effects on EWPT and Higgs diphoton decay rate

A. E. Cárcamo Hernández, Claudio Dib+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、強い相互作用による電弱対称性の spontaneously broken を持つ複合ヒッグスモデルを、有効なチャiralラグランジアンを用いて検討し、電弱精度測定（SおよびTパラメータ）とヒッグスの二光子崩壊率（h→γγ）からの制約を調査する。LHCのデータと電弱精度測定の両方に整合するためには、軸性ベクトル励起状態（1.8–1.9 TeV）とベクトル励起状態（1.5–1.7 TeV）の質量に狭い窓が必要であり、これはW3とB0ゲージボソン間の非標準的キネティック混合が存在する場合にのみ実現可能である。

ABSTRACT

In scenarios of strongly coupled electroweak symmetry breaking, heavy composite particles of different spin and parity may arise and cause observable effects on signals that appear at loop levels. The recently observed process of Higgs to $\gamma \gamma$ at the LHC is one of such signals. We study the new constraints that are imposed on composite models from $H o \gamma\gamma$, together with the existing constraints from the high precision electroweak tests. We use an effective chiral Lagrangian to describe the effective theory that contains the Standard Model spectrum and the extra composites below the electroweak scale. Considering the effective theory cutoff at $\Lambda = 4\pi v \sim 3 $ TeV, consistency with the $T$ and $S$ parameters and the newly observed $H o \gamma\gamma$ can be found for a rather restricted range of masses of vector and axial-vector composites from $1.5$ TeV to $1.7$ TeV and $1.8$ TeV to $1.9$ TeV, respectively, and only provided a non-standard kinetic mixing between the $W^{3}$ and $B^{0}$ fields is included.

研究の動機と目的

• 本稿の目的は、最近のLHCデータを踏まえて、重いスピン1およびスピン0の励起状態を伴う複合ヒッグスモデルの妥当性を検証することにある。
• 観測されたヒッグスの二光子崩壊率と電弱精度測定（SおよびTパラメータ）を整合させる。
• 電弱対称性の spontaneously broken が、約3 TeVのカットオフ以下の強い動力学によって生じる状況を焦点とする。
• W3とB0ゲージボソン間の修正されたキネティック混合が、実験的制約を満たす役割を果たすかを調査する。
• h→γγとS/Tパラメータの両方に整合するベクトルおよび軸性ベクトル励起状態の許容される質量範囲を特定することを目的とする。

提案手法

• 有効なチャイralラグランジアンを、4サイトの隠れた局所対称性フレームワークに基づいて構築し、複合状態の低エネルギー力学を記述する。
• モデルには2つのスカラー（hおよびH）、パラノイドスカラー（η）、およびカスティドルS U(2)L+R対称性下でのベクトル／軸性ベクトルトリプレット（VaμおよびAaμ）が含まれる。
• ヒッグス粒子（mh ≈ 126 GeV）は最も軽いスカラーと特定され、フェルミオンへの結合はahffでパrameter化され、トップクォークに対しては約2倍のSM値であることが判明した。
• SおよびTパラメータは、フェルミオン図を用いて、複合励起状態とSMゲージボソンを含む1ループで計算される。
• h→γγの崩壊率は、ベクトルおよび軸性ベクトル励起状態を含むループ図を通じて評価され、Rγγの比がATLASおよびCMSのデータと比較される。
• SおよびT制約を満たすために、W3とB0の間の非標準的キネティック混合パラメータcWBが導入され、実験的データによってその範囲が制限される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測されたヒッグスの二光子崩壊率と電弱精度測定の両方に整合するベクトルおよび軸性ベクトル励起状態の質量範囲は何か？
• RQ2 W3とB0ゲージボソン間の非標準的キネティック混合の導入が、複合ヒッグスモデルにおけるSおよびTパラメータに与える影響は何か？
• RQ3 SおよびT制約を満たしつつ、ヒッグスへのトップクォークの結合が強化されている（ahff ≈ 2× SM）状況はどの程度まで許容されるか？
• RQ4 重いスカラーHおよびパラノイドスカラーηが、ヒッグス質量の安定化およびそれらの質量に対する実験的制限の満たし方において果たす役割は何か？
• RQ5 モデルは、SおよびTパラメータの95%信頼区間の制限を満たしつつ、近似的にSMと一致するh→γγ率を説明できるか？

主な発見

• 観測されたh→γγ崩壊率と整合するためには、ベクトル励起状態の質量が1.5–1.7 TeVの狭い範囲に制限される必要がある。
• h→γγ率とTパラメータの制約を組み合わせると、軸性ベクトル励起状態の質量は1.8–1.9 TeVに制限される。
• 観測されたh→γγ率を再現するためには、ベクトルと軸性ベクトルの質量比MV/MA ≈ 0.9である必要がある。
• Sパラメータの制約は、W3とB0の間の修正されたキネティック混合を要求し、最も整合性のある状況ではcWBの値が0.180–0.182の範囲にある。
• モデルは、トップクォークのヒッグスへの結合を約2倍に増幅させることを予測しており、ahff ≈ 2である。
• 質量が600 GeVから1 TeVの間の重いスカラーHおよびパラノイドスカラーηは、その結合定数を調整することでLHCでの検出を避けることができるため、許容される。