[論文レビュー] Exploring the golden channel for HEIDI models using an interface between Whizard and FeynRules

Neil D. Christensen, Claude Duhr+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 15, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、FeynRulesとWhizardの間の自動化されたインターフェースを提示し、特に次元の高いモデルのコンpact化された高次元モデルを対象として、ゴールデン・フォーレプソン最終状態を用いた多スカラー・ヒッグス模型の素性研究を可能にする。このフレームワークにより、フェルミオンのルールと完全なイベントシミュレーションの効率的生成が可能となり、LHCにおける隠れたヒッグス系の探査に不可欠である。

ABSTRACT

Models with multi-scalar Higgs sectors inspired by a higher-dimensional setup are interesting alternatives to the Standard Model because, although they have a Higgs sector which gives mass to the W and Z gauge bosons as well as the SM fermions, this Higgs sector is potentially undiscoverable at the Large Hadron Collider. We investigate a compactified version of such models and study its phenomenology in the “golden” four-lepton channel. Benchmark-dependent studies of these models demand for implementations depending on a variable number of fields which makes automated tools for generating Feynman rules from a Lagrangian highly desirable. Furthermore one needs a multiparticle event generator for proper signal and background studies at colliders and more especially at the Large Hadron Collider. We use the programs FeynRules for the first and Whizard for the second task, and we present an automated tool to interface these two programs.

研究の動機と目的

• FeynRulesとWhizardの間の柔軟で自動化されたインターフェースを、可変な場の数を有する多スカラー・ヒッグス模型に対して開発すること。
• ヒッグス系が実際に発見できない可能性があるモデルにおいても、ゴールデン・フォーレプソンチャネルにおける正確な信号およびバックグラウンドのシミュレーションを可能にすること。
• LHCにおけるコンパクト化された高次元ヒッグス模型のベンチマーク依存の素性研究を支援すること。
• 複雑な多スカラー・ヒッグス系を有するモデルに対するフェルミオンのルールとイベントレベルのシミュレーションの生成という課題に対処すること。

提案手法

• コンパクト化された多スカラー・ヒッグス模型のラグランジアンからFeynRulesを用いて自動的にフェルミオンのルールを生成する。
• 生成されたモデルファイルを転送できるように、FeynRulesとWhizardの間の自動化インターフェースを実装する。
• Whizardをマルチ粒子イベントジェネレータとして用い、フォーレプソン最終状態における信号プロセスとバックグラウンドをシミュレートする。
• 特定のベンチマークモデル（隠れたヒッグス系を有する）にこのインターフェースを適用し、妥当性を検証する。
• 多様なモデルベンチマークに対応できるように、可変な場の内容との互換性を確保する。
• 統合パイプラインを用いて、信号強度やバックグラウンド識別に関する包括的なコライダー素性研究を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複雑な多スカラー・ヒッグス模型に対して、自動フェルミオンのルール生成とマルチ粒子イベントジェネレータを効果的に統合する方法は何か？
• RQ2 コンパクト化された高次元モデルにおける隠れたヒッグス系の探査に、ゴールデン・フォーレプソンチャネルは実用的か？
• RQ3 FeynRulesとWhizardの間の自動化インターフェースは、こうしたモデルにおけるLHC素性研究の効率性と正確性をどのように向上させるか？
• RQ4 このフレームワークは、スカラー場の数が異なるモデルに対してもベンチマーク依存の研究を可能にするか？
• RQ5 これらのヒッグス系がLHCで実際に見えない場合、フォーレプソン最終状態における主なシグナルとバックグラウンドの課題は何か？

主な発見

• 自動化されたインターフェースにより、FeynRulesとWhizardが効果的にリンクされ、フォーレプソン最終状態における信号およびバックグラウンドプロセスのエンドツーエンドのシミュレーションが可能となった。
• このフレームワークは、スカラー場の数が可変なモデルをサポートしており、多様なベンチマーク状況に適応可能である。
• ゴールデン・フォーレプソンチャネルは、コンパクト化された多スカラー・ヒッグス模型における隠れたヒッグス系の探査に依然として実用的である。
• 実装により、リアルなLHC信号およびバックグラウンド研究に不可欠な正確なイベントレベルのシミュレーションが可能となった。
• モデル実装における人的作業の大幅な削減と、素性解析における再現性の向上が達成された。
• この手法により、ヒッグス系がLHCで実際に見えないモデルにおける素性シグナルの詳細な調査が可能となった。