[論文レビュー] Constraining the Charm Yukawa and Higgs-quark Universality

Gilad Perez, Yotam Soreq+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、Vh→bb̄、J/ψγ、およびグローバル信号強度フィットを用いて、ヒッグス-charm Yukawa結合を制約する4つのデータ駆動型分析を提示する。グローバルフィットから y_c/y_c^{SM} < 6.2 を得ており、現在のデータはヒッグス結合におけるクォークユニバーサリティを除外しており、チャームタギングによって感度が10倍向上する可能性がある。

ABSTRACT

We introduce four different types of data-driven analyses with different level of robustness that constrain the size of the Higgs-charm Yukawa coupling: (i) recasting the vector-boson associated, Vh, analyses that search for bottom-pair final state. We use this mode to directly and model independently constrain the Higgs to charm coupling, y_c/y_c^{SM} J/\psi\gamma, y_c/y_c^{SM} < 220; (iv) a global fit to the Higgs signal strengths, y_c/y_c^{SM} < 6.2. A comparison with t\bar{t}h data allows us to show that current data eliminates the possibility that the Higgs couples to quarks in a universal way, as is consistent with the Standard Model (SM) prediction. Finally, we demonstrate how the experimental collaborations can further improve our direct bound by roughly an order of magnitude by charm-tagging, as already used in new physics searches.

研究の動機と目的

• 既存のLHCデータを用いて、ヒッグスからcharmクォークへのYukawa結合を直接的かつモデルに依存しない形で制約すること。
• 標準模型が予測するヒッグス-クォーク結合のユニバーサリティ仮説を検証すること。
• 複数の最終状態において y_c/y_c^{SM} を制約する際の、さまざまな分析手法の頑健性を評価すること。
• チャームタギング技術を用いた未来の感度向上の可能性を示すこと。

提案手法

• ボソン関連ヒッグス生成（Vh）の既存分析を再解釈し、bクォーク最終状態を対象として、ヒッグス-チャームYukawa結合の制約を抽出する。
• J/ψγ最終状態を分析し、y_c/y_c^{SM} < 220 という直接的かつモデルに依存しない境界を得る。
• すべてのヒッグス信号強度測定値をグローバルフィットして、y_c/y_c^{SM} に対する統合された制約を導出する。
• t̄th および Vh データの比較を通じて、クォーク結合ユニバーサリティの妥当性を検証する。
• チャームタギングによる感度向上の可能性を評価し、境界がおおよそ1桁改善される可能性を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存のLHCデータを用いたヒッグス-チャームYukawa結合に対する最も頑健な直接的制約は何か？
• RQ2 理論的モデルに依存せずに、ヒッグスがcharmクォークに結合するのを制約できるか？
• RQ3 現在のデータは、標準模型が予測するクォークへのヒッグス結合のユニバーサリティを支持するか？
• RQ4 実験的分析にチャームタギングを導入することで、ヒッグス-チャーム結合への感度はどの程度向上するか？
• RQ5 bb̄、J/ψγ、およびグローバル信号強度といった異なる最終状態からの制約の相対的な強さは何か？

主な発見

• J/ψγ最終状態の分析から、直接的かつモデルに依存しない境界 y_c/y_c^{SM} < 220 を得た。
• ヒッグス信号強度のグローバルフィットにより、統合上限として y_c/y_c^{SM} < 6.2 を得た。
• t̄th および Vh データの比較により、現在の精度レベルではクォーク結合ユニバーサリティが除外された。
• 現在のデータは、標準模型が予測するクォークへのヒッグス結合のユニバーサリティを支持しない。
• 将来の分析にチャームタギングを組み込むことで、ヒッグス-チャームYukawa結合への感度がおおよそ1桁向上する可能性がある。