[論文レビュー] Higgs production and decay in the little Higgs model

Claudio Dib, R. Rosenfeld+1 more|ArXiv.org|Feb 10, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 11被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、LHCにおける二重ヒッグスボソン生成およびΓ(H→γγ)の部分幅を含め、リトルヒッグスモデルにおけるヒッグスボソン生成と崩壊を調査している。単純な見積もりでは補正項が(v/f)⁴に比例するとされ、それらは無視できるとされるが、干渉および混合効果を考慮に入れると、補正項は(v/f)²に上昇し、依然としてf > 3.5 TeVでは小さいものの、観測可能性が向上する可能性がある。

ABSTRACT

We analyse the consequences of the little Higgs model for double Higgs boson production at the LHC and for the partial decay width of the Higgs into two photons. In particular, we study the sensitivity of these processes in terms of the parameters of the model. We find that the little Higgs model contributions are proportional to (v/f)^4 and hence do not change significantly either single or double Higgs production at hadron colliders or the partial decay width of the Higgs into two photons as compared to the standard model predictions. However, when interference and mixing effects are properly taken into account these contributions increase to be of the order of (v/f)^2.

研究の動機と目的

• リトルヒッグスモデルがLHCにおけるヒッグスボソン対生成に与える影響を評価すること。
• モデルが部分崩壊幅Γ(H→γγ)に与える寄与を評価すること。
• これらのプロセスがモデルのパラメータ、特にfおよびλに対してどれほど感受性があるかを特定すること。
• モデルの新しい物理的寄与が、現在または将来の衝突実験で観測可能かどうかを明確にすること。

提案手法

• SU(5)/SO(5)の共役空間に基づく非線形スカラー模型ラグランジアンを用いてリトルヒッグスモデルを記述する。
• 場Σを真空期待値のまわりで展開することで理論を線形化し、ヒッグスボソンHおよび重いベクトルボソンWH、ZHを含む物理状態を特定する。
• グルーオン融合によるヒッグス対生成の振幅を計算し、カップリングgHHt̃t̃ ∝ 1/f に比例する重いトップ類似フェルミオンの交換による新しい寄与を含める。
• W±L、W±Hおよび他の荷電粒子のループ寄与を合算することでΓ(H→γγ)を評価し、WHからの符号反対の寄与に注意を向ける。
• √s = 14 TeVにおける全断面積を計算するために、CTEQ6L1グルーオン分布関数を畳み込む。
• 軽い状態と重い状態の間の干渉および混合効果を考慮に入れ、新しい物理的寄与の有効寄与が(v/f)⁴から(v/f)²に上昇することを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リトルヒッグスモデルは、標準模型と比較して部分崩壊幅Γ(H→γγ)をどのように変化させるか？
• RQ2 リトルヒッグスモデルはLHCにおける二重ヒッグスボソン生成にどの程度寄与するか？
• RQ3 軽い状態と重い状態の間の干渉および混合効果は、新しい物理的寄与の単純な(v/f)⁴スケーリングをどのように変化させるか？
• RQ4 fの実際の値に対して、LHCにおけるヒッグス生成および崩壊へのモデルの効果は観測可能か？
• RQ5 ヒッグス対生成断面積がスケールfおよびフェルミオン質量m̃tにどのように依存するか？

主な発見

• Γ(H→γγ)および二重ヒッグスボソン生成への単純な寄与は(v/f)⁴に比例し、f > 3.5 TeVでは無視できる。
• 干渉および混合効果を適切に組み込むと、有効寄与は(v/f)²に上昇し、観測可能性が著しく向上する。
• f = 2 TeVの場合、リトルヒッグスモデルによるヒッグス対生成断面積はσLH = 6 × 10⁻³ fbであり、標準模型の38 fbに比べて4桁小さい。
• リトルヒッグスモデルにおけるLHCのヒッグス対生成断面積はヒッグス質量にほとんど依存せず、f⁻⁴に比例する。
• f > 3.5 TeVの場合、標準模型からのずれは0.001%未満になると予想され、将来的な衝突実験では観測不可能である。
• 現在の実験的制限よりもfが著しく低くない限り、モデルの新しい物理的寄与は検出不可能である。