[論文レビュー] Hiding a Higgs width enhancement from off-shell gg (--> h*) --> ZZ

Heather E. Logan|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、350 GeV未満の追加の軽い中性ヒッグスボソンが存在する場合、gg → h* → ZZ におけるオフシェルヒッグスボソン生成の解釈が、ヒッグス全幅に対する制約として無効になる可能性があることを示している。このような状態は信号を模倣し、観測された幅の誤った増加を引き起こすため、これらの測定から導かれる幅制約の有効性が損なわれる。

ABSTRACT

Measurements of the off-shell Higgs boson production cross section in gg (--> h*) --> ZZ have recently been used by the CMS and ATLAS collaborations to indirectly constrain the total width of the Higgs boson. I point out that the interpretation of these measurements as a Higgs width constraint can be invalidated if additional neutral Higgs boson(s) are present with masses below about 350 GeV.

研究の動機と目的

• オフシェルヒッグス生成 gg → h* → ZZ プロセスから得られるヒッグス幅制約の妥当性を調査すること。
• 350 GeV未満の追加の軽い中性ヒッグスボソンの存在が、これらの測定の解釈を変える可能性があるかどうかを評価すること。
• オフシェルヒッグス生成における観測された信号増強が、直接的にヒッグス全幅を反映しているという仮定に疑問を呈すること。
• 新しい物理の寄与によって、現在の間接的ヒッグス幅測定における潜在的な抜け穴を浮き彫りにすること。

提案手法

• 追加の軽い中性ヒッグス状態を含む2重ヒッグスダブルレットモデルの文脈で、オフシェルヒッグス生成過程 gg → h* → ZZ を分析すること。
• オフシェル生成チャネルにおける標準模型ヒッグスと追加の軽いヒッグス状態との干渉効果を評価すること。
• 350 GeV未満の質量を持つ追加のヒッグスボソンが存在する状況下での、運動量分布および ZZ 最終状態における信号強度をモデル化すること。
• 得られた信号増強を CMS や ATLAS が観測したデータと比較し、幅制約との整合性を評価すること。
• 標準模型を超える新しい物理の寄与をパラメータライズするため、有効場理論の手法を用いること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 350 GeV未満の追加の軽い中性ヒッグスボソンは、オフシェル gg → h* → ZZ 生成におけるヒッグス幅の増強信号を模倣できるか？
• RQ2 新しいヒッグス状態は、オフシェルヒッグスデータからのヒッグス幅制約の解釈をどの程度歪め得るか？
• RQ3 標準模型ヒッグスと追加のヒッグス状態との干渉効果は、ZZ 最終状態における観測信号強度にどのように影響するか？
• RQ4 どのような条件下で、新しいヒッグス状態の存在が、オフシェルヒッグス測定から得られる標準的な幅制約を無効にするか？

主な発見

• 350 GeV未満の質量を持つ追加の中性ヒッグスボソンが、オフシェル gg → h* → ZZ プロセスにおいて、増加したヒッグス全幅を模倣する信号増強を生じさせ得る。
• この模倣効果は、主にオフシェル領域における標準模型ヒッグスと新しいヒッグス状態との間で生じる強め合い干渉に起因する。
• その結果、真のヒッグス幅が変化しなくても、ZZ 最終状態における観測信号強度は増加する可能性がある。
• したがって、このような新しい状態が存在する場合には、オフシェルヒッグスデータをヒッグス全幅に対する直接的制約として解釈することは無効である。