[論文レビュー] Higgs Couplings in an Effective Theory Framework

Hermès Bélusca-Maïto|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、LHCのヒッグス信号強度（ATLASおよびCMSより）および電弱精度測定データを用いて、フェルミオンおよびゲージボソンへのヒッグスカップリングのずれを、次元6の有効場理論フレームワークで研究している。CP偶性およびCP奇性の両方のオペレーターを含む。CP偶性カップリングについては、68%信頼水準（CL）で標準模型（SM）と整合的である強い制約が得られたが、率測定における符号のデュアルティー（符号の不確定性）のため、CP奇性カップリングは依然として poorly constrained（弱く制約されている）ことがわかった。

ABSTRACT

The study of the properties of the scalar boson recently discovered at the LHC (ATLAS and CMS experiments) may allow us to know whether it is well described by the Standard Model. In the case where deviations from SM predictions are present, this would be an evidence for the presence of new physics. We focus on the study of the Higgs couplings to matter in a model-independent approach by introducing a dimension-6 effective Lagrangian that includes both CP-even and CP-odd effective couplings. Constraints are set on some of these coefficients using experimental data from ATLAS and CMS as well as electroweak precision measurements from LEP, SLC and Tevatron. These data meaningfully constrain CP-even and some CP-odd couplings.

研究の動機と目的

• 標準模型を超える新しい物理の可能性を、ヒッグスカップリングのずれを通じて調査すること。
• 次元6のオペレーターを用いたモデルに依存しない有効場理論的手法を適用すること。
• 現在のLHCおよび電弱精度測定データを用いて、CP偶性およびCP奇性ヒッグスカップリングを制約すること。
• 現在のデータがCP奇性カップリングをどのように探査できていないかの限界を特定し、今後の改善策を提案すること。

提案手法

• 標準模型（SM）の場を含むゲージ不変で、CP偶性およびCP奇性のオペレーターを含む次元6の有効ラグランジアンを構築する。
• 有効ラグランジアンから物性的ヒッグスカップリング（例：hγγのループ誘導カップリングを含む）を導出する。
• ATLASおよびCMSの複数のヒッグス生成および崩壊チャンネルにおける実験的信号強度（μ^X）のグローバルフィットを実施する。
• LEP、SLC、Tevatronからの電弱精度測定データを統合し、ウィルスン係数を制約する。
• 生成モード間の相関を考慮するために、μ^ggH+ttH–μ^VBF+VH平面における2次元尤度関数を用いる。
• χ²最小化法を用いて、ウィルスン係数の中央値および68%信頼水準（CL）区間を抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のLHCヒッグス信号強度は、フェルミオンおよびゲージボソンへのヒッグスカップリングのずれをどの程度制約しているか？
• RQ2 CP奇性ヒッグスカップリングは現在のデータでどの程度制約されているのか。符号のデュアルティー（符号の不確定性）による制限は何か？
• RQ3 LEP、SLC、Tevatronからの電弱精度測定データは、有効カップリングの制約を改善できるか？
• RQ4 現在のデータは、ヒッグス系における新しい物理の存在にどのような意味を持つのか？
• RQ5 14 TeV LHCランおよび電気双極子モーメント測定の今後のデータは、CP奇性カップリングへの感度をどのように向上させられるか？

主な発見

• WおよびZボソンへのCP偶性カップリング cV は 1.04 ± 0.03 と測定され、標準模型と整合的である。
• トップクォークへのカップリング cu は 1.31+0.10−0.34 と評価され、わずかなずれを示唆するが、68%信頼水準の不確実性内にある。
• ボトムクォークへのカップリング cd は 0.92+0.22−0.13 であり、SMの予測と整合的である。
• 上型クォークへのCP奇性カップリング ecu は大きな不確実性と符号のデュアルティーを示し、中央値は ±(0.87+0.33−2.08) である。
• CP奇性カップリング ecγγ および ecgg はゼロと整合的であり、68%信頼水準区間はそれぞれ ±(0.0033+0.0017−0.0028) および 0.0004+0.0038−0.0040 である。
• SMと最良適合モデルとの間のχ²の差は 5.3 であり、現在のデータに良好なフィットが得られており、ヒッグス系に新しい物理の明確な証拠は見つかっていない。