[論文レビュー] Higgs Boson Signals in Three b-jet Final States at the Fermilab Tevatron

D. Choudhury, Datta, Anindya+1 more|ArXiv.org|Sep 26, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、フェルミラブ・テバトロンにおける3つのbクォークジェット最終状態でのヒッグスボソンの検出を調査し、bクォークのヤウコフ結合が強化されたグルーオン融合生成に注目している。この最終状態は、100–300 GeVのヒッグスボソン質量範囲において、有望な発見可能性を示しており、bクォークのヤウコフ結合に対する競争的な制約をもたらし、MSSMのヒッグス系への影響を示唆している。

ABSTRACT

At the Fermilab Tevatron, final states with three tagged b-jets could play an important role in searches for a Higgs boson with mass in the range 100-300 GeV. These signals arise from gb fusion and we demonstrate their observability in the limit of a large b-quark Yukawa coupling. Rather promising discovery limits on such a coupling are obtained and consequent effects on the parameter space of the Higgs-boson sector in the MSSM are discussed.

研究の動機と目的

• フェルミラブ・テバトロンにおける3つのbジェット最終状態でのヒッグスボソン検出の可能性を評価すること。
• ヒッグスボソン生成における強化されたbクォークヤウコフ結合の役割が、信号感度に与える影響を調査すること。
• 100–300 GeVの質量を有するヒッグスボソンの文脈において、bクォークヤウコフ結合の発見限界を導出すること。
• MSSM（最小超対称標準模型）のヒッグス系のパラメータ空間に対するこれらの制約の影響を検討すること。

提案手法

• ハドロン衝突型加速器における主要な生成モードであるグルーオン融合（gg → H）によるヒッグスボソン生成を分析する。
• H → bb̄ 衰えと初期状態または最終状態放射による追加のbジェット放射に起因する3つの識別されたbジェット最終状態を検討する。
• bジェットへの分支比を向上させ、信号対背景比を改善するために、大きなbクォークヤウコフ結合を仮定する。
• 標準模型ヒッグス崩壊およびQCD放射のモデル化を適用し、信号率と検出可能性を推定する。
• モンテカルロシミュレーション（最終状態および信号の可視性の分析を想定）を用いて、発見可能性を推定する。
• 期待される信号感度に基づき、bクォークヤウコフ結合の除外限界を導出するための現象論的分析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 100–300 GeVの質量範囲におけるヒッグスボソンの検出に、テバトロンにおける3つのbジェット最終状態は実用的なチャンネルを提供できるか？
• RQ2 bクォークヤウコフ結合を強化することで、3つのbジェット最終状態におけるヒッグス信号の可視性はどのように変化するか？
• RQ3 この質量範囲におけるヒッグスボソンのbクォークヤウコフ結合に対する発見限界は何か？
• RQ4 これらの制約は、MSSMのヒッグス系の許容可能なパラメータ空間にどのように影響を与えるか？
• RQ5 他のヒッグス探索チャンネルと比較して、テバトロンにおけるこのような最終状態の感度はいかがなっているか？

主な発見

• グルーオン融合生成における3つのbジェット最終状態は、100–300 GeVのヒッグスボソン質量範囲において、テバトロンにおけるヒッグスボソン検出の有望なチャンネルを提供する。
• 大きなbクォークヤウコフ結合を仮定すると、3つのbジェット最終状態における信号率が著しく向上し、潜在的な発見が可能になる。
• 本研究では、bクォークヤウコフ結合に対して競争的な発見限界が導出され、ヒッグス系におけるこの結合への強い感度が示された。
• 結果として、特にbクォーク結合が強化された状況に影響を与えるMSSMヒッグス系のパラメータ空間が制約された。
• 解析の結果、このような最終状態は、標準的なヒッグス崩壊モードと補完的または競争的な探索チャンネルを提供する可能性があると示唆された。
• 信号は大きなヤウコフ結合の極限において観測可能であると判明し、テバトロンにおけるヒッグスボソン探索の実用的戦略であるとされた。