[論文レビュー] Higgs- and Slepton-Strahlung at Hadron Colliders

Francesca Borzumati, Jean-Loı̈c Kneur+1 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、ハドロン衝突型加速器における第3世代クォークからのストラーレンスを介して、荷電Higgsボソンおよびスレプトンが生成可能であると提唱しており、テバトロンおよびLHCにおける実現可能な発見チャンネルを提供する。このメカニズムを通じて、TeVスケールの荷電Higgsボソンおよび小スケールのR対称性破れカップリングを有するスレプトンが検出可能であり、ニュートリノ質量のモデルに対する新たなプローブを提供する。

ABSTRACT

It is shown that the radiation of a charged Higgs boson off a third-generation quark (charged-Higgs-strahlung) provides an important channel for the discovery of the charged Higgs at hadron colliders. Equivalently, in supersymmetric models with explicit lepton-number (R-parity) violation, sleptons may also be produced in association with quarks (slepton-strahlung). Higgs- and slepton-strahlung production cross sections are given for both the Tevatron and the LHC. The LHC cross sections imply that heavy ${\\cal{O}}$(TeV) charged Higgs bosons can be produced via charged-Higgs-strahlung and that strahlung production of charged sleptons is possible even for small R-parity violating couplings. The possible discovery of sleptons through this channel offers a surprising handle on models of neutrino masses.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突型加速器における荷電Higgsボソンおよびスレプトンの実現可能な生成チャンネルを特定すること。
• LHCにおけるストラーレンスを介した高エネルギー荷電Higgsボソン（約TeV）の検出可能性を評価すること。
• R対称性破れカップリングがスレプトン生成に与える影響およびニュートリノ質量生成との関連を探索すること。
• テバトロンおよびLHCにおけるヒッグスおよびスレプトンのストラーレンスの定量的断面積推定値を提供すること。

提案手法

• 第3世代クォークを含むクォーク-反クォーク消失過程を分析し、荷電Higgsおよびスレプトン生成の断面積を計算する。
• R対称性破れの超対称性の文脈において、ヒッグスおよびスレプトンのストラーレンスの生成振幅を計算するための量子場理論的手法を適用する。
• 有効場理論の手法を用いてR対称性破れカップリングをモデル化し、スレプトン生成率への影響を評価する。
• 中心エネルギーおよび加速器固有の運動学的条件を考慮して、テバトロンおよびLHCにおける部分子レベルでの断面積を評価する。
• 理論的予測と実験的感度を比較し、発見可能性を評価する。
• レプトン数の破れに関連するニュートリノ質量生成の制約を組み込み、スレプトン生成と妥当なレプトン数不変のモデルとの関連を結ぶ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハドロン衝突型加速器における第3世代クォークからのストラーレンスを介して荷電Higgsボソンが生成可能か？また、LHCにおける期待される断面積はどの程度か？
• RQ2 LHCにおけるこの生成モードを通じて、TeVスケールの荷電Higgsボソンを検出できる範囲はどの程度か？
• RQ3 R対称性破れカップリングがどの程度小さくても、ストラーレンスを介した検出可能なスレプトン生成が可能か？
• RQ4 小さなR対称性破れカップリングを持つ場合でも、スレプトンのストラーレンスがスレプトンの発見チャンネルとして有効か？
• RQ5 スレプトンのストラーレンス生成とニュートリノ質量生成モデルとの関連は何か？

主な発見

• LHCにおける荷電ヒッグスのストラーレンス生成断面積は、質量が約1 TeVの重い荷電ヒッグスボソンの発見を可能にするほど十分に大きい。
• R対称性破れカップリングが小さい場合でも、スレプトンのストラーレンス生成は実現可能であり、このような相互作用の感受性の高いプローブとなる。
• 本研究は、明示的なレプトン数不変の破れを伴うモデルにとって特に関連性の高い、ハドロン衝突型加速器におけるスレプトンの新しい発見チャンネルを同定した。
• ヒッグスおよびスレプトンのストラーレンス両方の断面積はLHCにおいて顕著であり、強い発見可能性を示している。
• このメカニズムは、R対称性破れを介してスレプトン生成とニュートリノ質量生成モデルを驚くべき直接的な関連で結ぶ。
• 結果から、ストラーレンス過程が、ハドロン衝突型加速器における標準模型を超える新しい物理を探索する補完的かつ強力なアプローチであることが示唆される。