[論文レビュー] Heavy Supersymmetric Particle Effects in Higgs Boson Production Associated with a Bottom Quark Pair at LHC

Guangping Gao, R. J. Oakes+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、LHCで直接生成できないほど重い、重いグルーギノとスクアーカーからの仮想スーパースymmtric QCD効果を、ヒッグス粒子とボトムクォーク対の関連生成において調査している。大きな tan β の場合、これらの仮想効果は生成率を最大40%変化させることができ、将来的なLHC測定で観測可能である可能性がある。

ABSTRACT

If all the supersymmetry particles (sparticles) except a light Higgs boson are too heavy to be directly produced at the Large Hadron Collider (LHC), a possible way to reveal evidence for supersymmetry is through their virtual effects in other processes. We examine such supersymmetric QCD effects in bottom pair production associated with a light Higgs boson at the LHC. We find that if the relevant sparticles (gluinos and squarks) are well above the TeV scale, too heavy to be directly produced, they can still have sizable virtual effects in this process. For large \ an\\beta, such residual effects can alter the production rate by as much as 40 percent, which should be observable in future measurements of this process at the LHC.

研究の動機と目的

• TeVスケールを超える重いスーパーシンメトリック粒子（グルーギノとスクアーカー）が、仮想量子効果を通じて観測可能な痕跡を残すかどうかを調査すること。
• LHCにおけるヒッグス粒子とボトムクォーク対の関連生成率に及ぼすスーパーシンメトリックQCD補正の影響を評価すること。
• 直接的なスパートクル生成が運動的に禁止されているにもかかわらず、このような仮想効果がスーパーシンメトリーの間接的証拠を提供できるかどうかを特定すること。
• 特に大きな tan β の領域において、tan β パラメータへの感受性を評価すること。

提案手法

• 仮想寄与をモデル化するために有効場理論の技術を用い、ヒッグス粒子とボトムクォーク対の関連生成における重いグルーギノとスクアーカーからの寄与を扱う。
• スーパーシンメトリックQCDの枠組み内で1ループの量子補正を計算し、重いスパートクルからの主要な仮想寄与に注目する。
• ヒッグス粒子がボトムクォークおよびスーパーシンメトリックパートナに及ぼす結合強度を制御する tan β パラメータの完全な依存性を含める。
• QCDにおいて次-leading orderで生成断面積を計算し、仮想スーパーシンメトリック補正を含め、標準模型の予測と比較する。
• スパートクルの質量スケールおよび tan β パラメータへの断面積の感受性を体系的に評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TeVスケールを超える重いグルーギノとスクアーカーからの仮想効果が、LHCにおけるヒッグス＋ボトムクォーク生成率を顕著に変化させ得るか？
• RQ2 tan β パラメータは、これらの仮想スーパーシンメトリックQCD補正の大きさにどのように影響を与えるか？
• RQ3 このような仮想効果によって生じる生成断面積の最大観測可能なずれはどの程度か？
• RQ4 予測された断面積の変更は、将来的なLHC測定で検出可能ほど十分に大きいのか？

主な発見

• 直接生成が不可能なほど重いグルーギノとスクアーカーからの仮想効果は、ヒッグス＋ボトムクォーク生成断面積に顕著な補正を引き起こす。
• 大きな tan β の場合、これらの補正は標準模型の予測と比較して生成率を最大40%まで変化させることができる。
• 主な寄与は、大きな tan β の領域におけるヒッグス粒子とボトムクォークおよびそのスーパーシンメトリックパートナへの結合の増強に起因する。
• スパートクル質量が1 TeVを超える場合でも、これらの仮想効果は依然として顕著であり、LHCにおけるスーパーシンメトリーの間接的シグネチャが実現可能であることを示している。
• これらの結果は、将来的なこの過程の高精度測定が、直接的なスパートクル信号が存在しない場合でもスーパーシンメトリーの証拠を提供する可能性があることを示唆している。